Förbättrad förbränning i pannor genom nya mätverktyg
Innehåll Vanliga problem Orsaker Att ta reda på förhållanden i en eldstad Fall från verkligheten Vad kan vi göra och vad har vi gjort 2
Vanliga problem Beläggningar i i eldstad Igensättningar i i konvektion Materialavverkning Höga NO x -emissioner Höga CO-emissioner 3
Orsaker Till varje problem finns ett antal tänkbara orsaker eller kombinationer av flera av dessa Beläggningar Igensättningar Materialavverkning CO-emissioner NO x -emissioner Eldstadstemperaturer Bränslets Bränslets kemiska kemiska sammansättning sammansättning Stråkbildning Stråkbildning (överbäring) (överbäring) Bränslets Bränslets kemiska kemiska sammansättning sammansättning Erosion Erosion (stråkbildning) (stråkbildning) Korrosion Korrosion (bränslets (bränslets kemiska kemiska egenskaper) egenskaper) Luft/bränsleförhållande i i eldstaden eldstaden Luft/bränsle Luft/bränsle omblandning omblandning i i eldstaden eldstaden Bränslets Bränslets kväveinnehåll kväveinnehåll Luft/bränsle Luft/bränsle förhållande förhållande i i eldstaden eldstaden 4
Att ta reda på förhållanden i en eldstad Anläggningsägarna kan själva studera parametrar som kan ge en indikation om förhållandena i eldstaden. Dessa listas nedan: Anläggningens egna driftinstrument, såsom Differenstryck om uppdelade primärluftzoner Bäddtemperaturer Eldstadstemperaturer O2-mätare (ofta finns 2st) SYMMETRI! SYMMETRI! Detta Detta är är en en viktig viktig faktor. faktor. Symmetri Symmetri i i bränsle bränsle och och lufttillförsel lufttillförsel ger ger förutsättningar förutsättningar för för en en bra bra förbränning! förbränning! 5
Att ta reda på förhållanden i en eldstad Bättre verktyg för identifiering av eldstadsförhållanden är: OxyMap (bild på sond) 8 simultana mätpunkter med 0-3m instickdjup O 2 och temperatur i lansens spets (sugpyrometer) Eldstadskamera Korrosions- och beläggningssond Bränslevåg Eldstadsfilm Sexkanals OxyMap Område med dit bränslet ej når 6
Fall från verkligheten Case 1: 1: Problembild Materialavverkning Överbäring Beläggningar Case 2: 2: Problembild Produktionsbegränsning p g a NOx-krav Svårt Svårt att att klara klara CO-krav 7
Fall från verkligheten Case 1 Anläggningen består av: 2 axonugnar 1 oljepanna 1 gasugn Gemensam panndel/konvektion och rökgaskanal för samtliga ugnar. 4 AXONUGN 1 AXONUGN 2 3 2 Materialavverkning kraftig i markerade positioner, överbäring troligen från axonugnarna 1 Oxymap mätning utfördes väggnära och med 1m instick i de 1-4 markerade positionerna. GASPANNA Filmning utfördes i position 2 Röd färg tjocklek under s-min (<= 3,0) och gul färg <=3,5. 8
Fall från verkligheten Case 1 OxyMap visar upp kraftigt varierande syreförhållanden i utsatta områden vid olika drift Eldstadsfilm visar kraftiga stråk med oförbränt i utsatta positioner som härrör från axonugnarna Väggnära syrenivåer vid oljebrännardrift 10 Olja (m3/h) 30 per. glid. med. (O2(3)) 30 per. glid. med. (O2(7)) 30 per. glid. med. (O2(1)) 5 9 4,5 8 4 7 3,5 6 5 4 3 2,5 2 3 1,5 2 1 1 0,5 0 0 15:33:09 15:37:24 15:41:39 15:45:54 15:50:09 15:54:24 15:58:39 16:02:54 16:07:09 16:11:24 16:15:39 16:19:54 16:24:09 16:28:24 16:32:39 16:36:54 16:41:09 16:45:24 16:49:39 16:53:54 16:58:09 17:02:24 17:06:39 17:10:54 17:15:09 17:19:24 17:23:39 17:27:54 9 Syrehalt (%) Olja (m3/h) 15:33:00 15:39:00 15:45:00 15:51:00 15:57:00 16:03:00 16:09:00 16:15:00 16:21:00 16:27:00 16:33:00 16:39:00 16:45:00 16:51:00 16:57:00 17:03:00 17:09:00 17:15:00 17:21:00 17:27:00
Fall från verkligheten Case 1 Slutsatser: Materialavverkningen beror främst på erosion men även korrosion Andelen rejekt har ökat i takt med materialavverkningen. Rejektet ger en högre klorbelastning och klibbiga halvsmälta kemiska föreningar. Detta leder till att axonugnarnas cykloneffekt och avskiljning försämras med beläggningstillväxt och med ökad överbäring och erosion i oljepannan som följd. Förslag till åtgärder: Begränsa rejektandelen för att minska beläggningsmängden i axonugnarna och därmed överbäringen Ta fram en rationell metod för att ta bort beläggningar i ugnarna Kontrollprogram för erosion, korrosion, beläggningsbildning och askmängder i oljepannan. Om kontrollprogrammet ej visar att åtgärderna ovan haft avsedd effekt Lastbegränsning erfordras för att minska hastigheterna i stråken i oljepannan 10
Fall från verkligheten Case 2 80MW BFB, bark och slam förbränning, 4 bränsleinmatningar Oxymap i 4 punkter samt eldstadskamera Vänster Sond 3 Sond 4 Kamera OxyMap sond (1 & 2) OxyMap sond (3 & 4) Front Höger Sond 2 Kamera Sond 1 11
Fall från verkligheten Case 2 OxyMap visar upp stråk med låga syrehalter och höga temperaturer ovan bränsleinmatningarna Eldstadsfilm visar dålig bränslespridning med lokal förbränning intill bränsleinmatningen Slaminblandning sänker bäddtemperaturerna från ca 800 C till 650 C på de termoelement som är placerade närmast bränsleinmatningarna Bild från karteringen 12
Fall från verkligheten Case 2 Slutsatser: Bränslespridningen dålig vilket bidrar till stråkbildning och därmed höga emissioner av CO och NO x Åtgärder: Ombyggnation av bränslestup till blåsbord Trimning av luftkurvor Före Efter Utfall: ~20% minskning av NO x emissionerna ~50% minskning av CO emissionerna Ökad kapacitet för destruktion av slam (10-12% TS) ~100% minskat behov av oljeförbränning för att hålla bäddtemperaturen uppe 13
Vad kan vi göra och vad har vi gjort För För att att åtgärda ett ett problem krävs en en korrekt bedömning av av orsakerna och och deras uppträdande. OxyMap och Eldstadskamera är kraftfulla verktyg för att avslöja identifiera problem och orsak. Bränslespridningen kan förbättras med blåsbordet, detta leder till en homogenisering av eldstadsförhållandena. Installerat i 4 anläggningar. Luft/bränsleförhållande och fördelning kan förbättras genom trimning med resultaten från OxyMap och eldstadskameran som grund. Ibland krävs komplettering med strömningssimulering för ev ombyggnationer. Utfört i ett antal anläggningar Bränslefördelningen mellan olika stup genom massflödesmätning. Vattenfall har patenterat en utrustning som är installerad i 1 anläggning. 14