Arinakattilan puhdistustarpeen määrittäminen ja seisakkityöt

Abstract

Tulevaisuudessa pyritään eroon fossiilisista polttoaineista ja biopolttoaineet ovat yksi keino niiden vähentämiseen. Biomassan poltto aiheuttaa teollisuudelle haasteita polttoaineen ominaisuuksien ja biomassan sisältämän tuhkan takia. Tuhka kerääntyy palotilan ja lämpöpintojen seinille paksuiksi kerroksiksi. Paksu tuhka kertymä heikentää laitoksen hyötysuhdetta ja hyötysuhteen laskun välttämiseksi on lämpöpinnat puhdistettava tarpeeksi usein. Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan biomassan polttamista lämpövoimalaitoksissa ja työ rajattiin koskemaan arinakattilalaitoksia. Työn tavoitteena on esittää kohteena olevan arinakattilalaitoksen käyttäjälle likaantumisesta johtuvat muutokset ja ongelmat, joita seuraamalla voidaan määrittää tarve puhdistusseisakille. Työssä esitetyt tulokset ovat kuitenkin yleistettävissä muillekin samankaltaisille laitoksille. Lisäksi tavoitteena on käsitellä arinakattilalaitoksen puhdistus- ja huoltotöiden sisältö. Tavoitteisiin päästiin kirjallisuuskatsauksen myötä, missä pääasiassa käytettiin Tampereen yliopiston Andor-tiedonhakupalvelua. Kirjallisuuskatsauksen esittämiä väitteitä tuettiin kohdelaitoksen mittausdatan analysoinnilla. Kandidaatintyön ensimmäisessä osassa esitellään kohdelaitoksen rakenne, minkä komponentteja tutkitaan työssä seisakin tarpeen määrityksessä. Toisessa osassa esitetään biopolttoaineiden polttamisesta aiheutuva likaantuminen, joka johtaa puhdistuksen tarpeeseen. Työn kolmannessa osassa tutkitaan kirjallisuuden avulla, mitkä asiat ja mittaukset voivat olla merkkejä likaantumisesta ja puhdistuksen tarpeesta. Työn neljännessä osassa esitellään arinakattilalaitoksen puhdistus- ja huoltoseisakki sekä siihen valmistautuminen. Kirjallisuuskatsauksen jälkeen työssä tutkitaan kohdelaitoksen dataa ja esitetään siitä saadut tulokset ja johtopäätökset työn viimeisessä osassa. Työssä esiteltiin laitoksen rakenne ja likaantumismekanismit, jotta voidaan ymmärtää miksi puhdistuksen määrittäminen ja huoltotyöt ovat laitokselle tärkeitä. Tutkimuksen tuloksiksi puhdistuksen tarpeen määrittämiselle saatiin hyötysuhteen lasku, lisääntyneet päästöt, lämmönsiirtymisen väheneminen sekä tehon ja savukaasupuhaltimen nopeuden suhteen lasku. Nämä tutkimuksessa todetut puhdistustarpeen merkit johtuvat tavalla tai toisella tuhkan muodostaman likakerroksen heikkoon lämmönjohtavuuteen sekä tuhkakerrosten aiheuttamaan savukaasujen virtausvastukseen. Data-analyysin perusteella tärkeimmäksi tarkasteltavaksi tekijäksi muodostui laitoksen lämpötehon ja savukaasupuhaltimen nopeuden suhde, silloin kun halutaan määrittää puhdistuksen tarve. Kandidaatintyössä oletetaan, että tutkimuksessa saatuja tuloksia voidaan käyttää muillakin, kuin kohdelaitoksen arinakattilalaitoksella. Työssä löydettyjen havaintojen tarkastelu voi parantaa lämpövoimalaitosten tuottavuutta, koska tarpeettomat seisakit vähentävät tuotantoaikaa. Liian harvoin pidetyt seisakit kuitenkin heikentävät laitoksen hyötysuhdetta.