Kaasualan neuvottelupäivät Päästöt kuriin nykyaikaisilla kaasupolttimilla. Tero Tulokas Varatoimitusjohtaja Oilon Group Oy

Transkriptio

1 Kaasualan neuvottelupäivät Päästöt kuriin nykyaikaisilla kaasupolttimilla Tero Tulokas Varatoimitusjohtaja Oilon Group Oy

2 Aiheet 1. Maakaasun polton päästövaatimukset Euroopassa ja muualla maailmassa 2. NOx Päästöjen alentamismenetelmät 3. NOx Päästöihin vaikuttavia tekijöitä 4. Uudet Oilon Low NOx polttimet

3 OILON LYHYESTI Vuonna 1961 perustettu perheyritys Hallituksen puheenjohtaja: Päivi Leiwo Toimitusjohtaja: Eero Pekkola Liikevaihto: 60 miljoonaa EUR Henkilöstöä 340 Valmistamme ja markkinoimme polttimia ja polttojärjestelmiä nestemäisille ja kaasumaisille polttoaineille tehoalueille 10 kw 90 MW maalämpöpumppuja kotitalouksien ja kiinteistöjen lämmitykseen teollisuuslämpöpumppuja ja kylmälaitoksia aurinkolämpöjärjestelmiä Käyttökohteita voimalaitokset, teollisuus, laivat, jätteenpoltto, lämpökeskukset, kiinteistöjen sekä suurempien alueiden lämmitys ja viilennys sekä omakotitalojen lämmitys

4 Päästölainsäädäntö ilmaan johdetut päästöt Suomessa / Euroopassa Valtioneuvoston asetus (PIPO) 750/ MW MCP Direktiivi 2015/ MW, Voimaan jäsenvaltioissa viim Velvoittava uusille laitoksille Olemassa olevat yli 5MW Olemassa olevat alle 5MW IED Direktiivi 2010/75 / Valtioneuvoston päätös 936/ MW Uusi BREF dokumentti julkaistaneen lähiaikoina

5 Maakaasun polton NOx päästövaatimusten kehitys Kiinassa 3% O 2 mg/nm³ mg/nm³ mg/nm³? 60 mg/nm³ < 30 mg/nm³

6 Päästöjen muodostus Öljyt NOx CO2 CO Normaalisti ei merkittävä CxHy PAH SOx Polttotekniikalla ei vaikutusta Noki Tuhka Maakaasu CO2 CO2 ei kontrolloitavissa polttotekniikalla NOx & CO tärkeimmät kontrolloitavat kaasunpoltossa NOx CO Muut päästöt kontrolloitavissa poltttotekniikalla

7 Typen oksidit NO X Typen oksidit (NO, NO 2 ) ovat yksi pääsyy suurkaupunkien huonoon ilmanlaatuun - Pienhiukkaset (Smog) - Maanpinnantason otsoni - Happamoituminen - (Rehevöityminen) - (Kasvihuoneilmiö)

8 NOx päästöjen alentamistekniikat maakaasun kattilapoltossa mg/m 3 n O2 n. 3% Oilon katalyyttinen ratkaisu mg/m 3 n O2 n. 3 % hieman alentunut < 30 mg/m 3 n kattilahyötysuhde Urea tai ammoniakki syöttö < 30 mg/m 3 n Ei lisäaineita, O2 < 1% Low-NOx polttimet SCR urea tai ammoniakki syöttö FGR ulkoinen savukaasun kierrätys

9 Low NOx kattilatekniikka 1. Hintakilpailu kattilamarkkinoilla on kovaa 2. Kattilavalmistajat yrittävät säästää kustannuksissa pienentämällä tulipesiä 3. Tulipesän koko on tärkeä tekijä päästöjen muodostuksessa 4. Motivaatiot ovat ristiriidassa 5. Oikeat ratkaisut ovat tiedossa, mutta rajoja venytetään koko ajan

10 Low NOx kattilatekniikka Kattilan rooli on keskeinen tavoiteltaessa alhaisia NOx päästöjä o NOx muodotuksen kannalta kattilan poikkipinta-ala (pituus ja leveys / halkaisija) on tärkein parametri o Riittävä pituus on tärkeä loppuunpalamisen ja alhaisen CO pitoisuuden kannalta Tulipesärasituksen [kw/m3] lisäksi on huomioitava kattilan poikkipinta-alalle tuleva rasitus [kw/m2].

11 Low NOx kattila, muuraukset Kattilamuuraukset vaikuttavat palamiseen monin tavoin Pienetää lämmönsiirtoa kattilassa Liekin lämpötila nousee NOx päästöt kasvavat Liekki lyhenee Liekki tulee epäsymmetriseksi Polttimen suunniteltu toiminta kärsii Modernissa kattilassa muurauksien määrä on minimoitu Relative NOx increase [%] Relative area of the bottom refrectory compared to overall wall area [%]

12 Low NOx kattilasuunnittelussa, CFD esimerkki 1 Neljä erilaista kattilarakennetta tutkittu CFD:n avulla R0 Suora tulitorvi muurattu etuja takaseinä R1 Suora tulitorvi muurattu etuseinä, vesijäähdytetty peräseinä R2 Suora tulitorvi vesijäähdytetty etu- ja takaseinä R3 Korrukoitu tulitorvi vesijäähdytetty etu- ja takaseinä

13 Ero [%] Low NOx kattilasuunnittelussa, CFD esimerkki 1 0% -1% NOx ero ratkaisujen välillä R00 R1 R2 R3-2% -3% -4% -5% -6% -7% -8% -9% Sarja1

14 Low NOx kattilasuunnittelussa, CFD esimerkki 2 Low NOx poltin, kattilan halkaisija laskentamuuttujana D

15 Low NOx kattilasuunnittelussa, CFD esimerkki 2 Low NOx poltin, kattilan halkaisija laskentamuuttujana

16 Tulipesän keskilämpötila [K] Low NOx kattilasuunnittelussa, CFD esimerkki 2 T_avg_tp [K]*(1) ,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Kattilan suhteellinen halkaisija

17 Suhteellinen NOx [%] Low NOx kattilasuunnittelussa, CFD esimerkki 2 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0-20,0-40,0 NOx =100 mg/m3n NOx =37 mg/m3n 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Tulipesän halkaisija suhteellinen NOx change dry, O2 = 3% [%]

18 Oilon Low NOx tuoteperhe

19 Oilon ACE, Kehityksen taustaa Yhdistää ja parantaa kahden poltinperheen ominaisuuksia alhaisemmalla päästötasolla Prosessiteollisuuden vaatimustaso, liekinvalvonta, sytytyspoltin Kustannustehokkuus, standardiautomaatiot

20 Oilon ACE, CFD Kehitys

21 Simulaatio 5 New Duoblock burner, project status NOx 150 мг/нм3 Stabiili Simulaatio11 liekki NOx 120 мг/нм3 Simulaatio 55 NOx 57 мг/нм3

22 Oilon ACE, Laboratoriokehitys

23 Oilon ACE, NOx päästönalennustekniikat

24 Oilon ACE poltin Tehoalue 6 90MW NOx < 60 mg/m3n, ref 3% O2 Savukaasunkierrätyksellä NOx < 30 mg/m3n Laaja säätösuhde > 1:10 Hyvä liekin säädettävyys erilaisiin tulipesiin Polttoaineet mm. NG, LPG, COG, H2, LFO and (HFO), Erinomainen suorituskyky myös varapolttoaineella Automaatiot WD100/200, WD1000 and PLC

25 Low NOx teollisuuspolttimet Ver

26 Teollisuuspoltinten päästöjenalentamiskeinot

27 New NOx < 80mg Industrial Monoblock Burners, automations NOx < 80 mg/m3n GP-140.GP-700MIII LN80 GP-1000 LN80 NOx < 30 mg/m3n GP-140 GP450 LN80 30 mg FGR WD33 integrated (Lamtec) WD100/200 separate (Siemens) WD200 separate (Siemens)

28 Esimerkkikohteita

29 Yhteenveto 1. Päästövaatimukset kiristyvät tulevaisuudessa myös Euroopassa 2. Kattilahankinnassa on tärkeä huomioida päästövaatimukset tulevaisuudessa 3. Kaasulla on kasvava rooli tulevaisuudessa. Oilonilla löytyy matalapäästöiset polttimet tämänpäivän ja tulevaisuuden tarpeisiin

30 Kiitoksia mielenkiinnosta!