Inverkan på kraftpannor vid bränsleförändringar

Transkript

1 Inverkan på kraftpannor vid bränsleförändringar Värme- och kraftföreningen Panndagarna 2018 Örebro Steve Andersson Valmet AB

2 4412 MW th Nytt från Valmet MW, Borås, bio, MW, Oulu, Finland, MW, Hokkaido, Japan, MW, Äänekoski, Sodapanna, Finland, MW, HOFOR, Danmark, MW, Ørsted, Danmark, MW, Hachinoe, Japan, MW, Buzen, Japan, MW, Äänekoski, barkförgasare, MW, Ofunato, Japan, MW, Naantali, Finland, MW, Porvoo, Finland, kol, MW, Zibo, China, RDF, MW, Syktyvkar, Ryssland, MW, Porvoo B3, oil/gas/pyrol.oil, MW, Porvoo B4, oil/gas, MW, Naheola, USA, MW, Albany, USA, MW, Fortum, olja, MW, Helsingfors, pellets, MW, Segezha, Ryssland, 2018

3 Vanliga kraftpannor inom Valmets pannservice BFB-pannor HYBEX BFB-pannor för avfall HYBEX - ACZ Rostpannor 3 CFB-pannor CYMIC Olje-/gaseldade pannor

4 Bränslekostnaden är viktig D&U - fast del 13% D&U - rörlig del 12% Bränsle 50% Kapital 25% Exempel på fördelning av produktionskostnader för fastbränsleeldad kraftpanna (bio, 80 MW th, 8000 h/år) 4

5 Bränsledilemmat Bränslepris [kr/mwh] Fossila bränslen Kol Skogsbränslen Stamvedsflis Träpellets Fiberslam Övriga träbränslen Salix Eukalyptus Jordbruksbränslen Halm Solrosskal Majsstjälkar Miscanthus Återvinningsbränslen Kartongrejekt Returträ Svårighetsgrad 5

6 Bränsleparametrar: 1. Fukthalt / värmevärde 2. Storleksfördelning 3. Asksammansättning

7 Bäddens dimensionering BFB-pannor Styrs av bränslets fukthalt / värmevärde 7

8 Bäddens dimensionering BFB-pannor Styrs av bränslets fukthalt / värmevärde Bäddbelastning / Effektutveckling per ytenhet (MW/m 2 ) Max uppmätt Designbränsle 1 Design Designbränsle 2 Designbränsle 1 Designbränsle 2 Bränslefukt (%) 8

9 Eldstadens dimensionering BFB-pannor Pannor med samma termiska effekt Designbränsle med låg fukthalt Designbränsle med hög fukthalt Överluft Överluft Rökgasrecirk. Primärluft Primärluft 9

10 Eldstadens dimensionering BFB-pannor Exempel: För torrt bränsle För torrt bränsle Bäddtemperatur för hög Agglomerering / Sintring Mekaniska skador nedre eldstad Ökad NOx Överluft Omfördelning förbränningsluft Befintlig överluftkapacitet kan bli begränsande Ökad rökgasrecirkulation Befintlig kapacitet kan bli begränsande Rökgasrecirk. Primärluft 10

11 Förändringar i pannans värmebalans Exempel: För fuktigt bränsle Ökad rökgasmängd förskjutning av värmeupptag bakåt För hög ångtemperatur i något överhettarsteg För stor insprutningsmängd i ångkylare mättad ånga efter insprutare beläggningar i överhettare Kokning i ekonomiser Förhöjd avgastemperatur dålig verkningsgrad problem i rökgasrening Ökad erosion i panna och tubbankar 11

12 Bränsleparametrar: 1. Fukthalt / värmevärde 2. Storleksfördelning 3. Asksammansättning

13 Passerande andel (vikt-%) Bränslets storleksfördelning Exempel på storleksfördelningar För stor grovandel 1. Förbränningen förskjuts nedåt mot bädden Hög bäddtemperatur Sintring 2. Grövre askpartiklar Större andel bäddaska Mer bottenutmatning Större sandmängd Partikelstorlek (mm) Träflis Stycketorv Stycketov RDF För stor finandel 1. Förbränningen förskjuts uppåt i eldstaden Låg bäddtemperatur lastreduktion, stödbr. Hög eldstadtemperatur slaggning övre eldstad Mer oförbränt i flygaska Ökade emissioner av CO och NOx 13

14 Bränsleparametrar: 1. Fukthalt / värmevärde 2. Storleksfördelning 3. Asksammansättning

15 Asksammansättning Slaggning Korrosion Försmutsning Korrosion Cl Na, K Panntyp Design Agglomerering / Sintring Cl Pb, Zn Cl Pb, Zn Na, K 15 Bottenaskutmatning Askmängd / stora föremål

16 Beläggningar i eldstäder Panndagarna 2018 Valmet

17 Beläggningar i eldstäder ändrad värmebalans Hög rökgastemperatur i och efter eldstad Ökad NOx-bildning Dåligt fungerande SNCR Ökade påslag och korrosion på överhettare För hög ångtemperatur i något överhettarsteg För stor insprutningsmängd i ångkylare mättad ånga efter insprutare beläggningar i överhettare Förhöjd rökgastemperatur efter överhettare i kombination med ökad rökgasrecirkulation / ökat luftöverskott för hög avgastemperatur dålig verkningsgrad problem i rökgasrening kokande ekonomiser 17

18 Förbrännings- & Processtudie ger svar Referens Bränslemix 1 Bränslemix 2 Bränslemix 3 Påverkan fluidbädd Slaggning Försmutsning höga temperaturer Försmutsning - lägre temperaturer Högtemperaturkorrosion Korrosion i eldstadsväggar Tungmetallinducerad korrosion Emissioner Bränsledata Processdata Pannritningar Bränsleinmatning Rökgashastigheter Bäddagglomerering Mass- och värmebalans Förbränningsstudie Korrosion Erosion Processtudie panna Ångkylning Försmutsning Emissioner Rökgastemperaturer Ångtemperaturer Luftfördelning Rökgasrecirk. Tekniska risker Optimal bränslemix Rekommendationer på nödvändiga åtgärder 18

19 Sammanfattning Pannorna är konstruerade för givna designbränslen Bränslet utgör den största delen av produktionskostnaden Förändringar i bränslet ger förändringar i drift och driftresultat Det går att anpassa panna och kringsystem till nya bränslen 19

20