Shock pulse generators operation and usability study in fluidised bed boilers

Abstract

In the past decade, waste fuel combustion has become more significant in Europe due to tightening waste legislation and rising fuel prices. Because boiler lifespans can be several decades, the design fuel may have changed because of economic factors or tighter emissions and fuel regulations. This has led to a more common fouling issue in power boilers, which affects boiler operation and maintenance costs.

The purpose of this Master's thesis is to present to the Reader where waste fuel originates, what effects it has on fluidised power boiler combustion, how fouling occurs in different ways in the heat transfer areas, what the most common flue gas-side cleaning methods are, and two real-life reference cases on how fouling was mitigated by SPG installation.

In this study, shock pulse generators manufactured by explosion power are installed in two boiler plants, and their effect on fouling is monitored over the operating period. Comparing boiler parameters before and after installation provides valuable information on how improving the cleaning efficiency of the heat transfer parts of a fluidised bed boiler can create savings by reducing additional cleaning outages, improving plant availability and lowering maintenance costs.

Shock pulse generators had a positive effect on the plant's continuous operation. By examining one operating period for two different power boilers, it can be concluded that shock pulse generators have an improving effect on challenging fouling areas, such as finned-tube economisers. This work serves as a reference for future high-pressure shock pulse generator projects to determine the suitability of the device for fluidised power boilers.

Viimeisen vuosikymmenen aikana jätteenpoltto polttoaineena on tullut merkittävämmäksi Euroopassa kiristyvän jätelainsäädännön ja nousevien polttoainehintojen vuoksi. Koska kattiloiden käyttöikä voi olla useita vuosikymmeniä, suunnittelussa oletettu polttoaine on voinut muuttua taloudellisten tekijöiden tai tiukentuneiden päästö- ja polttoainesäädösten seurauksena. Tämä on johtanut siihen, että likaantumisongelmat ovat yleistyneet voimakattiloissa, mikä vaikuttaa kattilan toimintaan ja kunnossapitokustannuksiin. Tämän diplomityön tarkoituksena on esittää lukijalle, mistä jätepolttoaine on peräisin, millaisia vaikutuksia sillä on leijupetikattiloiden palamisprosessiin, miten likaantuminen syntyy eri tavoin lämmönsiirtopinnoilla, mitä ovat yleisimmät savukaasupuolen puhdistusmenetelmät sekä kaksi käytännön esimerkkitapausta siitä, kuinka likaantumista on ehkäisty SPG-laitteiston asennuksella.

Tässä tutkimuksessa kahteen leijupetikattilaan asennettiin Explosion Powerin valmistamat iskupulssigeneraattorit (shock pulse generators), ja niiden vaikutusta likaantumisen estoon seurattiin käyttöjakson aikana. Kattilaparametrien vertailu ennen ja jälkeen asennuksen antaa arvokasta tietoa siitä, miten leijupetikattilan lämmönsiirtopintojen puhdistustehon parantaminen voi tuoda säästöjä vähentämällä ylimääräisiä puhdistusseisokkeja, parantamalla laitoksen käytettävyyttä ja alentamalla kunnossapitokustannuksia.

Iskupulssigeneraattoreilla havaittiin olevan positiivinen vaikutus likaantumisen ehkäisyssä. Tarkastelemalla käyttöjaksoa kahdessa eri voimakattilassa voidaan todeta, että iskupulssigeneraattorit parantavat haastavien likaantumisalueiden, kuten ripaputkiekomaiserien, puhtaanapitoa.