FI124679B - Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi - Google Patents
Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI124679B FI124679B FI20065655A FI20065655A FI124679B FI 124679 B FI124679 B FI 124679B FI 20065655 A FI20065655 A FI 20065655A FI 20065655 A FI20065655 A FI 20065655A FI 124679 B FI124679 B FI 124679B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- combustion
- boiler
- gas
- sensor
- amount
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 24
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 16
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims description 6
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 48
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012289 standard assay Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/50—Control or safety arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/05—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste oils
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
- F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
- F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/60—Additives supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2219/00—Treatment devices
- F23J2219/40—Sorption with wet devices, e.g. scrubbers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2241/00—Applications
- F23N2241/18—Incinerating apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen menetelmä polttotapahtuman reaaliaikaiseksi valvomiseksi esimerkiksi leijukerroskattilassa. Keksintö soveltuu erityisesti koostumukseltaan vaihtelevien ja vaikeasti poltettavien polttoaineiden polttotapahtuman ohjaamiseen. Tällaisia ovat esimerkiksi jätepolttoaineet ja biomassat.
10
Keksinnön kohteena on myös sovitelma menetelmän toteuttamiseksi .
Leijukerrospoltto eri muodoissaan on yleisin polttotapa 15 pienissä ja keskikokoisissa kattiloissa. Tällaisessa kattilassa kattilan alaosasta puhalletaan ilmaa, il-ma/savukaasuseosta tai muuta kaasua hiekasta tai muusta palamattomasta aineesta koostuvaan petiin, joka tällöin leijuu kattilan pohjan yläpuolella. Polttoaine syötetään tähän 20 petiin. Leijukerrospoltto soveltuu useiden erilaisten polttoainelaatujen sekä eriaikaiseen että samanaikaiseen polttoon. Leijukerrokseen varautuneen lämmön takia palotapahtu-ma on vakaa polttoaineen laadun vaihdellessakin, mistä on g erityistä etua biopolttoaineita poltettaessa. Hulidioksi-
CvJ
^ 25 dikaupan vuoksi biopolttoaineiden kysyntä markkinoilla li- o ^ sääntyy ja niiden hinta nousee. Myös turpeen kilpailukykyä c\j rasittaa hulidioksidikauppa. Samalla markkinoille on tulee lut lukuisa määrä erilaisia jätepolttoaineita ja viljely-
LO
LO biomassoja, joiden poltto on huomattavasti ongelmallisempaa
LO
g 30 kuin turpeen ]a puun. Polttoaineiden hintaerot siis kasva- o cvj vat ja taloudelliset syyt pakottavat tuotantolaitoksia siirtymään ongelmallisten polttoaineiden enenevään käyt- 2 töön.
Biopolttoaineiden poltossa voi olla ongelmallista polttoaineen korkea alkalimetalli- ja klooripitoisuus. Höyrystyvät 5 alkalit, kuten kalium ja natrium reagoivat helposti höyry-faasissa kloorin kanssa ja muodostavat korrodoivia ja likaavia yhdisteitä, jotka lisäävät myös leijukerroksen sint-raantumisherkkyyttä. Höyryfaasista alkalimetallit myös lauhtuvat kuumista savukaasuista tulistimien kylmemmille 10 pinnoille. Näistä seikoista johtuen pinnoille muodostuu vaikeasti puhdistettava likakerros. Likaantumisen hallitsemiseksi on haitallisia yhdisteitä sisältävien polttoaineiden määrä pidettävä riittävän vähäisenä. Vaikein tilanne syntyy, jos alkalikloridit lauhtuvat kaasufaasista lämpö-15 pintojen pinnalle, jolloin korroosion kannalta pahin komponentti kloori pääsee rikastumaan likakerrokseen ja vaurioittamaan metallia suojaavaa oksidikerrosta.
Alkalipitoisuutta voidaan hallita analysoimalla polttoai-20 netta tai ottamalla näytteitä savukaasuista ja analysoimalla näytteet laboratoriossa. Tämä onkin usein riittävää, jos polttoaineen koostumus on vakaa ja tunnetaan tarkasti. Polttoaineen laadun ja sisällön vaihdellessa on tarve reaa-q liaikaiseen tai ainakin kohtuullisen nopeaan pitoisuuden
CNJ
ok 25 mittaukseen. Julkaisussa US 5432090 on kuvattu menetelmä cp ^ alkalipitoisuuden mittaamiseksi reaaliaikaisesti kattilan
CVJ
x liekin emittoiman valon intensiteettiä ja spektriä optises- cr ti mittaamalla. Julkaisuissa US 5432090 ja US 6298913 on
iD
g kuvattu vastaavan kaltaisia järjestelmiä, joissa savukaasut m § 30 johdetaan liekkiin, jota tarkkaillaan optisesti. Japanilai- o 00 sessa julkaisussa JP 2004286380 kuvatussa ratkaisussa polt- totapahtumaa valvotaan epäsuorasti korroosiosensorin avulla 3 ja jätepolttoaineen syöttöä muutetaan anturin ilmaisun perusteella. Julkaisun EP 0 603 571 ratkaisussa analyysi tehdään tuhkasta.
5 Savukaasujen kaasukomponentteja on varsin vaikeaa mitata suoraan alkuaineina. Niinpä olisikin tarpeen muu mittaustapa niiden määrän ilmaisemiseksi.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, 10 jonka avulla voidaan mitata epäsuorasti kattilan kaasufaa-sin ominaisuuksia, erityisesti sen likaamisominaisuuksia.
Erityisesti yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jonka avulla höyrystyneiden alkali-15 metallien määrä voidaan analysoida kattilan savukaasuista.
Yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan menetelmä palokaasujen alkalimetallien pitoisuuden hallitsemiseksi.
20
Edelleen yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan menetelmä polttotapahtuman rikkipäästöjen hallitsemiseksi höyrystyviä alkaleja annostelemalla.
δ
CvJ
ok 25 Keksintö perustuu siihen, että savukaasuista otetaan näyte, cp ^ joka johdetaan pesuriin ja ainakin yksi pesuväliaineen ke- c\j miallinen tai fysikaalinen ominaisuus mitataan, jolloin cc saadaan indikaatio muutoksista kaasufaasin pitoisuuksissa.
LO
lo co
LO
§ 30 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle o 00 on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
4
Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 10 tun-nusmerkkiosassa.
5
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.
Välitöntä hyötyä on saavutettavissa höyrykattilan käytettä-10 vyyden parantumisena ja kunnossapitokustannusten alenemisena. Suurin hyöty kuitenkin saavutetaan sekapoltossa, jossa polttoaineiden seossuhteen optimointi voidaan tehdä turvallisesti mittauksiin perustuvien kemiallisten indeksien avulla. Näin halvimpien polttoainelaatujen osuus voidaan 15 maksimoida, josta saatava hyöty voi olla jopa kymmeniä prosentteja polttoainekustannuksista. Erityisen suureksi hyöty muodostuu jätepolttoaineiden rinnakkaispoltossa.
Keksinnön toinen käyttötarkoitus on rikkipäästöjen hallinta 20 höyrystyvien alkalien avulla (K, Na). Alkaliannostuksen hallitsemattomuus estää sovellutuksen nykyisin siksi, että pienikin hetkellinen yliannostus johtaa lämpöpintojen likaantumiseen .
δ c\j ok 25 Päästö- ja käytettävyysvaatimusten kiristyessä ja polttoai- o ^ nevaihtoehtojen ja polttoainelaatujen lisääntyessä poltto- cvi aineen laatua ei riitä kuvaamaan enää sen nimi, vaan polt-cr toaineen kemiallinen koostumus pitää tuntea, jotta poltto-
LO
g aineen poltto-ominaisuudet saadaan selville. Polttoaineen
LO
§ 30 ja sen tuhkan kemiallinen analyysi tehdään laboratoriossa, o 00 Kun kemialliset analyysitiedot ovat käytettävissä, voidaan polttoaineen lämpöarvo, poltossa syntyvien savukaasujen 5 koostumus ym. polttoprosessiin liittyvät tiedot laskea. Kemiallisen analyysin perusteella voidaan myös määrittää tunnuslukuja, joiden avulla kattilan savukaasupuolen ongelmat voidaan ennustaa. Indeksien avulla valvottavia ongelmia 5 ovat mm. lämpöpintojen likaantuminen, lämpöpintojen korroosio ja leijukerroksen sintraantuminen. Muita kemiallisen analyysin avulla määritettäviä asioita ovat mm. polttoaineen lämpöarvo, poltto-olosuhteita kuvaavat parametrit (kuten adiabaattinen palamislämpötila) ja savukaasupäästöt en-10 nen puhdistusta.
Keksintö mahdollistaa jatkuvasti kehittyvän polttoainekemi-an hallintajärjestelmän kehittämisen. Sen ydin on mittaustekniikka, jonka avulla palamistuotteiden kaasukemia voi-15 daan reaaliaikaisesti määrittää. Mittauskohteet valitaan kattilan tulipesän ja savukanavan eri osista. Mittaustiedot analysoidaan kaasukemiassa tunnetun teorian ja käytännön vertailutiedon perusteella. Vertailutieto on sekä yleistä että kattilakohtaista, jolloin uudet kokemukset voidaan vä-20 littömästi hyödyntää.
Keksinnön avulla voidaan toteuttaa polttoaineseoksen syötön jatkuva ohjaus siten, että likaantuminen, halvan polttoai-g neen määrän hyödyntäminen ja vaikkapa rikkipäästöjen hal-
CvJ
Qk 25 linta optimoidaan. Halvempia polttoaineita käytettäessä cp ^ syntyvät merkittävät säästöt. Likaantumisen hallinta mah- c\i dollistaa pidemmät käyttöjaksot ja huoltovälit. Keksinnön
DC
mukainen menetelmä on erityisen tarpeen biopolttoaineita ja
LO
g jätepolttoaineita hyödyntävissä laitoksissa. Edellä maini-
LO
g 30 tuista syistä näiden käyttö lisääntyy jatkossa ja pohjois- o ^ maissa pienet ja keskisuuret näitä polttoaineita hyödyntä vät kattilalaitokset perustuvat leijukerrostekniikkaan.
6
Niinpä keksintö soveltuukin erityisesti tällaisille laitoksille, mutta sitä voidaan toki hyödyntää muunkinlaisissa kattiloissa.
5 Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisen piirustuksen avulla, joka esittää kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista sovitelmaa.
Höyrykattilan lämpöpintojen ongelmat muodostuvat alkalime-10 tallien (Na, K) ja kloorin reaktioiden seurauksena. Keksinnön ajatuksena on arvioida epäsuoralla mittausmenettelyllä miten paljon näitä komponentteja on kaasumaisina tulipesäs-sä. Lisäksi pyritään selvittämään rikin oksidien, jotka ovat myös kaasuja, pitoisuus tulipesässä. Kaasujen välisiä 15 reaktioita voidaan arvioida pitoisuuksien (tulipesässä kaasujen osapaineiden) ja reaktiotasapainon avulla. Kalkkina oleva maa-alkalimetalli (Ca) on tulipesässä kiinteässä faasissa ja sen reaktioita ei tällä menetelmällä voida eikä ole tarpeenkaan arvioida. Sen sijaan höyrystyvien metallien 20 (sinkki, alumiini, kromi, kupari) määriä voidaan arvioida. Nämä metallit voivat aiheuttaa ongelmia siksi, että ne höy-rystyvät osittain tulipesässä ja päästessään reagoimaan kaasumaisen kloorin niiden aiheuttama likaantuminen ja hai- 't q talliset päästöt lisääntyvät.
c\j 1 2 5 oo ^ cp ^ Tulipesästä 1 lähtee savukaasujen poistolinja 2 keraamisel ta x le suodattimelle 3. Suodattimena 3 erotetaan savukaasuista cc kiinteät aineet, joten mittaustulos saadaan koskemaan vain m g haitallisia kaasufaasissa olevia aineita, erityisesti alka- m § 30 limetalleja. Seuraavaksi savukaasut johdetaan vesipiiriin o 00 8, jossa kierrätetään vettä pumpulla 4. Vesi on kylmää, jo ten kaasufaasissa olevat aineet lauhtuvat veteen. Veden 7 kiertonopeus ja tulipesästä otettavan kaasun määrä pidetään vakiosuuruisina, jolloin kiertävän veden sähkönjohtavuus muuttuu savukaasujen alkalihöyrypitoisuuden funktiona. Sähkönjohtavuuden muutosta voidaan edelleen käyttää säätökri-5 teerinä polttoaineseoksen koostumuksen ohjaamiseksi tai jonkin lisäaineen sekoittamiseksi polttoaineeseen. Sähkönjohtavuuden muutos mitataan anturilla 5 ja mittaustulos käsitellään tietokoneella 6. Vettä voidaan lisätä piiriin venttiilin 7 kautta.
10
Pelkän sähkönjohtavuutta mittaavan anturin sijaan voidaan järjestelmään sisällyttää muitakin antureita täydellisemmän polttoainekemian hallintajärjestelmän muodostamiseksi. Tavallisesti tärkein mittausarvo on pH ja sen ohella sähkön-15 johtavuus. Muista mitattavista arvoista voidaan mainita al-kaliteetti. Periaatteessa pesurin pesuväliaineesta voidaan mitata mitä tahansa väliaineesta analyysimenetelmillä mitattavissa olevia suureita. Esimerkiksi jos pesuväliaine on vettä, voidaan analyysiin käyttää normaaleita vesikemian 20 analyysimenetelmiä ja antureita. Erityisen edullisesti pesurin väliaineena käytetään laitoksen prosessivettä, jolloin prosessivedelle mitattuja arvoja voidaan pitää pesurilla käsitellyn veden vertailuarvoina. Pesurin väliaine 't q voi olla muukin kuin vesi ja pesu voidaan tehdä useissa c\j ok 25 vaiheissa, tarvittaessa useilla eri väliaineilla. Mittauk- o ^ sen selektiivisyyden parantamiseksi ja herkkyyden lisäämi-
CVJ
seksi pesuväliainetta voidaan käsitellä erilaisin menetel-cc min, kuten ioninvaihdolla, käänteisosmoosilla, puskuroimal-m g la, kemikaaleja annostelemalla, strippaamalla jne.).
LO
§ 30 o ^ Savukaasut otetaan kattilan tulipesän tai savukaasukanavan siitä osasta, mistä mittaustietoa halutaan, esimerkiksi ai- 8 kalimetallien pitoisuuksia mitattaessa niistä otetaan näyte alueelta, missä ne ovat kaasutaasissa, mutta palamisreak-tiot jo tapahtuneet. Näytteenottokohtaan vaikuttaa erityisesti lämpötila, joka on erilainen tulipesän ja savukaasu-5 kanavan eri osissa. Useimmat tulipesässä ja savukaasukana-vassa tapahtuvat reaktiot tapahtuvat lämpötilan mukaan, joten näytteenottokohtakin on valittava siten, että näyte saadaan reaktioiden kannalta sopivasta lämpötilasta. Kaasu-faasissa alkalimetallit reagoivat kloorin kanssa ja muodos-10 tavat korrosiivisia yhdisteitä. Jos taas tällä alueella on riittävästi rikkiä, ne reagoivat rikin kanssa ja muodostavat harmittomampia yhdisteitä. Alkalimetallien lisäksi näytteestä voidaan mitata vaikka kloorin, rikin ja rikin oksidien osuus täydellisemmän analyysin saamiseksi. Tällöin 15 laitteisto on tietenkin varustettava tarvittavalla antu-roinnilla.
Keksintöä voidaan soveltaa sekä yksi- että monipoltto-ainekattiloissa. Yksipolttoainekattiloissa keksinnön avulla 20 voidaan ohjata lisäaineiden syöttöä ja monipolttoainekatti-loissa myös polttoaineseoksen seossuhteita. Kummassakin tapauksessa tavoitteena on se, että prosessiolosuhteet polt-totapahtumassa pidetään jollakin tavalla alueella, jolla 'ίο kloorin ja alkalimetallien haitallisia yhdisteitä ei synny.
c\j oo 25 Kummassakin tapauksessa voidaan lisäksi tai vaihtoehtoises- o ^ ti laskea polttolämpötilaa. Menetelmä toimii siten, että c\j x kun anturilla tai anturijärjestelmällä havaitaan ainakin cc °· pH:n muutos tai sähkönjohtavuuden nousu kattilakohtaisesta m g määriteltävästä maksimista, ohjausjärjestelmälle lähtee in- m § 30 dikaatio ryhtyä toimenpiteisiin prosessiolosuhteiden muut- o 00 tamiseksi. Nämä toimenpiteet voivat olla klooripitoisen polttoaineen määrän vähentäminen, alkalimetallipitoisen 9 polttoaineen määrän vähentäminen, lisäaineistuksen muuttaminen tai polttolämpötilan muuttaminen. Menetelmässä ei tarvita kovin tarkkaa mittaustietoa, vaan riittää, että saadaan indikaatio siitä, että prosessi on siirtymässä tai 5 siirtynyt haitalliselle alueelle, minkä jälkeen voidaan tehdä korjaustoimenpide ohjausarvoihin. Koska mittaus on jatkuvatoiminen, ohjausmuutoksen vaikutus nähdään välittömästi. Palotapahtuman säätö haluttuihin prosessiarvoihin voidaan tehdä mittaustuloksen perusteella tavanomaisen sää-10 tötekniikan avulla.
Keksinnön etuja monipolttoainepoltossa kuvaa seuraava esimerkki. Siinä turpeen yhteydessä käytetään jäte(REF) polttoainetta .
15
Turpeen (esimerkkihinta 7 €/MWh) yhteydessä voidaan polttaa tietty määrä halpaa (esimerkkihinta 0 €/MWh) REF-polttoainetta, jonka maksimi klooripitoisuus on 0,15 %. Kattilan lämpöpintojen korrodoitumisriskin vuoksi REF-20 polttoaineen maksimiosuus joudutaan rajoittamaan 10%:iin. Järjestelmän avulla voidaan määrittää turvallisuuden kannalta maksimi REF-polttoaineen osuudelle, joten sen määrää voidaan rajoittaa tai lisätä sen mukaan, miten turpeen laa-q tu ja REF:in laatu hetkellisesti ajan myötä muuttuvat. Jos
CvJ
qq 25 laitoksen polttoaineteho on 100 MW ja vuotuinen käyttöaika cp ^ 6000 h, syntyisi siitä, että REF-polttoaineen osuutta voi- c\j χ täisiin kasvattaa 10 %:sta 20 %:iin, säästöä 420 000 €/v.
cc
Lisäsäästöä saadaan vielä mm. kunnossapitokustannusten ale-
LO
g nemisesta ja paremmasta käytettävyydestä.
LO
§ 30 o 00 Edellä esitettyjen lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoj a.
10
Palokaasu voidaan sekoittaa puhtaaseen veteen tai muuhun sopivaan pesunesteeseen tai jopa kaasuun prosessiveden sijasta. Tärkeintä on, että pesufluidista voidaan mitata sa-5 vukaasun koostumuksen aiheuttamat muutokset. Palokaasu-pesurilla tarkoitetaan tässä yhteydessä laitetta, jossa näytemäärä palokaasua sekoitetaan pesuväliaineena käytettävään analyysinesteeseen. Suoran sekoittamisen sijasta palo-kaasut voidaan johtaa kontaktiin tai vuorovaikutukseen esi-10 merkiksi puoliläpäisevän kalvon kautta, jolloin täydellistä sekoittumista ei tapahdu.
Keraamisen suodattimen sijasta voidaan käyttää muutakin lämpötilan kestävää erottelukyvyltään riittävää suodatinta 15 •Ί· δ c\j 00 o N-
C\J
X
IX
Q.
m m
CO
m co o o
C\J
Claims (14)
1. Menetelmä kattilan polton valvomiseksi, jossa menetelmässä otetaan kattilasta palokaasua höyrystyneiden alkali-5 metallien määrän analysoimiseksi, tunnettu siitä, että palokaasusta otetaan näyte alkalimetallien määrän mittaamiseksi kattilan tulipesän tai savukaasukanavan siitä osasta, missä ne ovat kaasutaasissa, mutta palamisreaktiot ovat jo tapahtuneet ja johdetaan näyte laitteeseen, jossa näytemää-10 rä palokaasua sekoitetaan pesuväliaineena käytettävään ana-lyysinesteeseen pesurissa ja pesurin pesuväliaineen ainakin yksi kemiallinen tai fysikaalinen ominaisuus mitataan kaa-sufaasin ominaisuuksien epäsuoraksi arvioimiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että otetaan palokaasua kattilasta (1) jatkuvana virtauksena .
3. Jonkin patenttivaatimuksista 1-2 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että ja analysoidaan pesuväliaineesta ainakin yhden likaantumisen tai päästöjen kannalta haitallisen aineen pitoisuus. 't
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, (M oö 25 tunnettu siitä, että määritetään pesuväliaineen ja palokaa- o rv. sujen seoksesta ainakin pH ainakin yhden likaantumisen tai C\1 x päästöjen haitallisen aineen pitoisuuden muutoksen ilmaise en miseksi. m m CO m o 30
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, o ^ tunnettu siitä, että määritetään pesuväliaineen ja palokaa- sujen seoksesta ainakin sähkönjohtavuus ainakin yhden haitallisen aineen pitoisuuden muutoksen ilmaisemiseksi.
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että määritetään pesuväliaineen ja palokaasujen seoksesta ainakin pH tai sähkönjohtavuus alkalimetal-lien pitoisuuden muutoksen ilmaisemiseksi.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatetaan palokaasut ennen pesuväli-aineeseen sekoittamista.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että pesuväliaineena käytetään prosessivettä .
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että saatetaan savukaasut kontaktiin pesu- väliaineen kanssa esimerkiksi puoliläpäisevän kalvon kautta . δ CvJ οό 25
10. Sovitelma savukaasun koostumuksen aiheuttamien muutos- o ten ilmaisemiseksi kattilan palokaasuista höyrystyneiden CvJ x alkalimetallien määrän analysoimiseksi, joka sovitelma kä et sittää ainakin yhden anturin (5) , laitteen anturin mittaa- LO man tiedon käsittelemiseksi ja savukaasupesurin, tunnettu LO § 30 ainakin yhdestä yhteestä (2) näytteen ottamiseksi alkalime- o ^ tallien määrän mittaamiseksi kattilan (1) palokaasuista kattilan tulipesän tai savukaasukanavan siitä osasta, missä ne ovat kaasutaasissa, mutta palamisreaktiot ovat jo tapahtuneet ja saattamiseksi laitteeseen, jossa näytemäärä palokaasua sekoitetaan pesuväliaineena käytettävään ana-5 lyysinesteeseen pesurissa ja anturi (5) on sovitettu mitta-maan pesurin pesuväliaineen kemiallisia tai fysikaalisia palokaasusta aiheutuvia muutoksia.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen sovitelma, tunnettu 10 - vesikierrosta (4, 7 8), jossa on järjestetty virtaamaan vakiovirtausmäärä vettä, ja jonka yhteyteen ainakin yksi anturi (6) on järjestetty, ja 15. elimistä (2), joilla voidaan johtaa vakiovirtausmää rä palokaasua vesikiertoon.
12. Jonkin patenttivaatimuksista 10 - 11 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin yksi anturi (6) on pH- 20 anturi.
13. Jonkin patenttivaatimuksista 10 - 12 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin yksi anturi (6) on sähkön- o johtavuusanturi. c\j co 25 cp
14. Jonkin patenttivaatimuksista 10 - 13 mukainen sovitelee x ma, tunnettu suodattimesta (3) kiintoaineiden poistamiseksi cc palokaasuvirrasta ennen sen johtamista vesikiertoon. m m CD m g 30 o c\j
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20065655A FI124679B (fi) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi |
| EP07397034.5A EP1914475B1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-12 | Method and apparatus for controlling combustion in a furnace |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20065655 | 2006-10-13 | ||
| FI20065655A FI124679B (fi) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20065655A0 FI20065655A0 (fi) | 2006-10-13 |
| FI20065655L FI20065655L (fi) | 2008-04-14 |
| FI124679B true FI124679B (fi) | 2014-12-15 |
Family
ID=37232261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20065655A FI124679B (fi) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1914475B1 (fi) |
| FI (1) | FI124679B (fi) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009007783B3 (de) * | 2009-02-06 | 2010-08-26 | Karlsruher Institut für Technologie | Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgasen und Rückständen von Verbrennungsanlagen |
| FI121944B (fi) * | 2009-06-17 | 2011-06-15 | Metso Power Oy | Menetelmä termisen prosessin tuloksena syntyvän savukaasun koostumuksen valvomiseksi |
| FI124333B (fi) | 2012-03-14 | 2014-07-15 | Valmet Power Oy | Laitteisto ja menetelmä tuhkan keräämiseksi savukaasuista |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US629813A (en) | 1898-02-25 | 1899-08-01 | Warren Wheeler Philbrick | Matcher-head. |
| US3693557A (en) * | 1971-07-08 | 1972-09-26 | Combustion Eng | Additive feed control for air pollution control systems |
| SE8302030L (sv) * | 1983-04-12 | 1984-10-13 | Boliden Ab | Forfarande vid gasanalys |
| JP3182913B2 (ja) | 1992-04-23 | 2001-07-03 | 株式会社日立製作所 | 燃焼ガス中の金属成分計測方法及び装置 |
| DE4232771A1 (de) * | 1992-09-30 | 1994-03-31 | Ruhrkohle Oel & Gas | Probenahmesystem zur Erfassung von kondensierbaren Bestandteilen in heißen Verbrennungsgasen |
| US5271674A (en) | 1992-12-21 | 1993-12-21 | Riley Storker Corporation | Apparatus and method for predicting ash deposition on heated surfaces of a fuel burning combustion vessel |
| DE4308055A1 (de) * | 1993-03-13 | 1994-09-15 | Rwe Entsorgung Ag | Verfahren zur Regelung thermischer Prozesse |
| TR199701478T1 (xx) * | 1995-05-30 | 1998-03-21 | Thermal Energy International Inc. | Duman gaz�n�n temizlenme ve at�k �s�n�n geriye kazan�lma sistemi. |
| DE10131464B4 (de) * | 2001-06-29 | 2006-04-20 | Bayer Industry Services Gmbh & Co. Ohg | Verfahren zur korrosions- und emissionsarmen Mitverbrennung hochhalogenierter Abfälle in Abfallverbrennungsanlagen |
| JP2004286380A (ja) | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 廃棄物燃焼ボイラ |
-
2006
- 2006-10-13 FI FI20065655A patent/FI124679B/fi active IP Right Grant
-
2007
- 2007-10-12 EP EP07397034.5A patent/EP1914475B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1914475B1 (en) | 2016-11-30 |
| FI20065655A0 (fi) | 2006-10-13 |
| EP1914475A3 (en) | 2013-11-20 |
| EP1914475A2 (en) | 2008-04-23 |
| FI20065655L (fi) | 2008-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5879948A (en) | Determination of total mercury in exhaust gases | |
| Spörl et al. | SO3 emissions and removal by ash in coal-fired oxy-fuel combustion | |
| Fleig et al. | Measurement and modeling of sulfur trioxide formation in a flow reactor under post-flame conditions | |
| JP5925211B2 (ja) | 原油設備腐食低減のためのシステム・パラメータ決定のための方法及び装置 | |
| CN205620345U (zh) | 用于co突现测量的氧传感器 | |
| US9453798B2 (en) | Method for determination of system parameters for reducing crude unit corrosion | |
| FI124679B (fi) | Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi | |
| Wu et al. | Catalytic spectrophotometric determination of iodine in coal by pyrohydrolysis decomposition | |
| JP6429911B2 (ja) | 被燃焼物の発熱量の測定方法および測定された発熱量を用いた燃焼炉の燃焼制御方法と燃焼制御装置 | |
| JP4036373B2 (ja) | 水質分析装置 | |
| CN102132099A (zh) | 控制辅助燃料添加的方法 | |
| JP2008232695A (ja) | 水質分析計 | |
| Bøjer et al. | Release of corrosive species above the grate in a waste boiler and the implication for improved electrical efficiency | |
| Ebert et al. | Optical oxygen sensors using tunable diode laser spectroscopy: application to harsh reactive processes | |
| Kondrat’Eva et al. | Comparative study of gas-analyzing systems designed for continuous monitoring of TPP emissions | |
| KR102858432B1 (ko) | 총유기탄소 측정장치 및 그 총유기탄소 측정장치의 유로 세정 방법 | |
| Boltz et al. | Thermal process optimisation | |
| Young et al. | 8.7 Biological Oxygen Demand, Chemical Oxygen Demand, and Total Oxygen Demand | |
| Pfrang-Stotz et al. | Systematic Investigation of Deposits in the Boiler of a Semitechnical Rotary Kiln Incinerator—Mineralogical and Chemical Characterization | |
| JP5123689B2 (ja) | 重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法 | |
| CN107037040A (zh) | 一种测定水质总有机碳的快速检测剂的制备与使用方法 | |
| Li et al. | The Comparison and Analysis of the Fuel Extracted Chlorine Detection Methods in Refuse Incinerator | |
| KR100571611B1 (ko) | 보일러의 응축수 생성방지구조 | |
| Chong et al. | Development of an intelligent flame monitoring system for gas-fired steel reheating furnaces | |
| Lipnin et al. | Oxygen Concentration Measurement in Flue Gases Using Solid Electrolyte Cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 124679 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: VALMET AUTOMATION OY |