Agglomeraation hallinta kiertoleijukattilassa

Abstract

Voimalaitoskattiloiden siirtymä pois fossiilisista polttoaineista kohti biomassaa sekä jäteperäisiä polttoaineita on aiheuttanut uusia ongelmia polttoteknisesti. Kierto- ja leijupetikattiloissa on törmätty biomassan poltossa aiheutuvaan agglomeraatio ongelmaan, jossa petipartikkelit liimautuvat yhteen aiheuttaen pedin leijumattomuuden, alasajon ja mekaanisen siivouksen. Tämä diplomityö on tehty Adven Oy:n Kauttuan voimalaitokselle näiden ongelmien kartoittamiseksi ja agglomeraatioriskin pienentämiseksi.

Agglomeraatiomekanismeiksi työssä todettiin petihiekan kvartsin sekä biomassan sisältämien alkalien reaktiot ja tuhkan sulaminen korkeissa lämpötiloissa. Hyvin usein myös apulaitteiden ongelmat aiheuttivat agglomeraatiota. Pedin lämpötilan hallinta, polttoaineen syöttö sekä pohjatuhkan poiston ongelmat ovat myös olleet pääosin ajureina agglomeraatioden syntymiselle.

Agglomeraation riskin pienentämisen kannalta myös apulaitteiden huoltamisen ja kunnossapitämisen tärkeys tuli esille. Myös hiekanvaihtoa suositellaan lisäämään, koska kustannusvaikutus on minimaalinen ja tällöin hiekan raekoko saadaan pidettyä parempana eikä se karkene niin paljon. Myös petimateriaalin vaihto kvartsivapaaseen materiaaliin pidettiin osin lupaavana. Jätteiden käyttäminen polttoaineena lisää epäpuhtauksien määrää ja tällöin myös kvartsia voi tulla polttoaineen mukana niin paljon, että se voi itsessään aiheuttaa agglomeraatiota. Tällöin petimateriaalin vaihdosta ei välttämättä saada etua.

The transition from fossil fuels to biomass and waste usage in the power plant industry has led to new problems in combustion. One major problem in a fluidize bed boiler is agglomeration, where the bed particles become stuck together. This leads to defluidization, unscheduled shutdowns, and mechanical cleaning of the affected bed. This master’s thesis investigates the problem of agglomeration and the reduction of its risks at Adven Oy, in Kauttua Power Plant.

Agglomeration of bed particle coating is due to quartz in bed material, alkali in the fuel, and the melting of ashes in high temperatures in Kauttua power plant. Also, agglomeration is often caused by problems in auxiliary equipment. It is also observed that bed temperature control, fuel feeding, and bottom ash removal appeared to be main drivers for agglomeration.

It is discovered that auxiliary equipment maintenance is a key factor in reducing agglomeration risk. It is also suggested that increased frequency of bed material replacement poses a solution to maintain bed particle size in a good level at minimal cost. Replacing bed materials to quartz-free material showed positive impact but would need to be investigated further, as waste fuel includes many impurities and quartz may still be present in the process, likely leading to agglomeration.