Polttoprosessien laskennallinen ja kokeellinen tutkimus Osatehtävä 3: Palamistien monitorointi III Liekkipäivät, Espoo 31.1.2007 Timo Leino
2 TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND Polttoaineet haasteellisia monipolttoainekattiloilla t Päästökauppa vauhdittaa hiilen ja turpeen korvaamista bioperäisillä polttoaineilla. t Biopolttoaineista kilpaillaan yhä enemmän mikä on polttoaineiden saatavuus, laatu ja hinta laitoksella? t Polttoainevaihtoehtoja mietittäessä on tunnettava myös niiden vaikutukset kattilan käytettävyyteen.
TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND 3 Polttoaineseos hinta ominaisuudet
4 TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND Huono polttoaineiden sekoitus voi aiheuttaa humppaa 70.0 TUOREHÖYRYN MÄÄRÄ TUOREHÖYRYN PAINE TUOREHÖYRYN LÄMPÖT. turveajo seosajo puuajo 511.0 60.0 510.0 50.0 509.0 40.0 508.0 30.0 507.0 20.0 506.0 10.0 505.0 0.0 20.01.2004 7:12 20.01.2004 9:36 20.01.2004 12:00 20.01.2004 14:24 20.01.2004 16:48 20.01.2004 19:12 20.01.2004 21:36 21.01.2004 0:00 21.01.2004 2:24 21.01.2004 4:48 21.01.2004 7:12 21.01.2004 9:36 21.01.2004 12:00 21.01.2004 14:24 Aika 21.01.2004 16:48 21.01.2004 19:12 21.01.2004 21:36 22.01.2004 0:00 22.01.2004 2:24 22.01.2004 4:48 22.01.2004 7:12 22.01.2004 9:36 22.01.2004 12:00 22.01.2004 14:24 22.01.2004 16:48 504.0
TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND 5 Lämmönsiirtopintojen likaantuminen ja korroosio
6 TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND :n monitorointisovellus kattiloiden likaantumisen hallintaan ja nuohouksen optimointiin Mittauksin ja laskennallisin menetelmin tuotetun likaantumisinformaation avulla laitos voi käyttää sopivinta polttoaineseosta sekä optimoida prosessin olosuhteet ja lämpöpintojen puhdistuksen. Likaantumisen paremmalla hallinnalla kattilan käytettävyys paranee ja joissain tapauksissa hyötysuhde kasvaa, mikä voi merkitä satojen tuhansien eurojen säästöjä vuositasolla. Lisäsäästöjä syntyy, kun muun muassa suunnittelemattomat kattilan alasajot vähenevät ja huoltoseisokkien työmäärät pienentyvät.
TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND 7 Petipartikkeleiden yhteenliimautuminen
TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND 8 Höyrystinpinnan likaantuminen 2. Tulistin
TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND Lämmönsiirtopinnalta pudonneen kerrostuman aiheuttama ongelma PC kattilan pohjalla 9
10 TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND Osatehtävän tavoite t Tavoitteena on löytää/kehittää mittausmenetelmä, jolla mitataan lämpövuon suuruus höyrystinpinnalla. t Lämmönsiirron mittausanturit pitää asentaa kiinteästi höyrystimen lämpöpintaan, jotta mittaustulokset olisivat mahdollisimman hyvin todellista höyrystinpintaa vastaavia. t Mittausanturin pitäisi olla ainetta rikkomaton, edullinen ja helppo asentaa, jotta niitä voidaan asentaa 'riittävä' määrä profiilimittausta ajatellen. t Valittua/valittuja lämmönsiirron mittausmenetelmiä testataan myöhemmin valittavassa kohteessa. t Saatu kokemus ja osaaminen hyödynnetään lämpöja voimalaitoskattiloissa sekä niiden kehitystyössä.
TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND 11 Osatehtävän sisältö t Esitietojen keruu Selvitys markkinoilla olevista lämpövuo mittauksista sekä niiden käyttökelpoisuudesta mittaukseen eväpinnalta Millaiset tarkkuudet mittaus vaatii Eri asennustapojen merkitys mittauksen kannalta Selvitetään mahdolliset mittauksien kehitystarpeet Tuloksena saadaan tieto mittausmenetelmien soveltuvuudesta ja asennuspaikan vaatimuksista t Mittauksen testaus Selvitystyön perusteella valitaan kehityskelpoisin mittausmenetelmä, jota testataan ja tarvittaessa jatkokehitetään Testausmittauksien perusteella arvioidaan mittauksen soveltuvuutta voimalaitoskokoluokassa
TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND 12 Osatehtävän uutuusarvo t Mittauksien soveltamisen tuomat uutuusarvot: Lämpövuomittauksella saadaan lisätietoa kattilan höyrystinpintoihin kohdistuvasta lämpökuormasta tarkemmat lämmönsiirtokorrelaatiot höyrystinpinnoilla mm. mitoitusohjelmiin Tulipesän mitoitus paranee mittaustiedon avulla mm. uusilla polttoaineseoksilla (pesän dimensiot, viiveajat ym.) uusien kattiloiden suunnitteluun ja vanhojen modifiointiin lisätietoa Laitoksille tehdyistä mallinnuksista saatuja tuloksia ja parametritietoja voidaan tarkentaa mittaustuloksilla lämmönsiirtolaskenta kehittyy mallinnuksessa, jolloin tulokset tarkentuvat t Uutuusarvot tuotannossa olevan kattilan kannalta ovat seuraavat: Mittaukset tuovat välillisesti lisätietoa polttoaineseoksien palamisesta tulipesäalueella ja siten helpottavat mm. ilmajakojen säätöä Höyrystinpinnan likaantumisesta sekä lämpövuon suuruudesta eri kohdissa saadaan tietoa