Jätteenpolton typenoksidipäästöjen vähentäminen

Työn tavoitteena oli selvittää jätteenpolton typenoksidipäästöjen puhdistusmahdollisuuksia. Työssä käydään läpi typen oksidien muodostuminen poltossa ja typen oksidien poistomenetelmät. Poistomenetelmiä käsiteltäessä painotus on arinapoltossa ja erityisesti selektiivisessä ei-katalyyttimenetelmässä (SNCR). Työn kokeellinen osa tehtiin Ekokem Oy Ab:n jätevoimalassa Riihimäellä. Kokeellisessa osassa selvitettiin ensin ammoniakkiveden massavirran, SNCR-laitteiston veden massavirran ja räjähdysnuohouksen vaikutusta typenoksidipitoisuuteen. Samalla selvitettiin muita typenoksidipitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä sekä SNCR-laitteiston puhdistustehokkuus. Sen jälkeen selvitettiin parhaita toiminta-arvoja öljyisen veden massavirralle, SNCR-laitteiston massavirralle ja primääri- ja sekundääri-ilman suhteelle typenoksidipitoisuuden, ammoniakki-slip:n, ilokaasupitoisuuden, ammoniakkiveden kulutuksen ja höyryn tuotannon kannalta. Tulokseksi saatiin, että ammoniakkiveden massavirran lisääminen pienentää typenoksidipitoisuutta, mutta voi aiheuttaa ammoniakkipäästön. Paras SNCR-laitteiston veden massavirta on suurin tutkittu, 800 kg/h, jolloin typenoksidipitoisuus sekä typenoksidipitoisuuden hetkittäinen vaihtelu, ammoniakkiveden kulutus ja ammoniakkipäästö ovat pienimmät. Samalla tosin höyryn virtaama pienenee. SNCR-laitteiston puhdistustehokkuudeksi saatiin 60 %. Räjähdysnuohouksella ei ole havaittavaa, eikä öljyisen veden massavirralla merkittävää vaikutusta typenoksidipitoisuuteen. Ammoniakkiveden kulutuksen kannalta paras öljyisen veden määrä on 600 kg/h, kun taas ammoniakki-slip:n kannalta paras öljyisen veden määrä on 950 kg/h. Primääri-ilman osuuden pienentäminen pienentää ammoniakki-slip:iä ja ammoniakkiveden kulutusta.

The aim of this thesis was to find out the possibilities of reduction of nitrogen oxides (NOx)from waste incineration. The formation of NOx in the combustion and NOx reduction methods are examined in this thesis. In the reduction methods emphasis is on grate combustion and especially on selective non-catalytic reduction (SNCR). The experimental part of the work was done in Ekokem Oy Ab’s waste-to-energy plant in Riihimäki. The effect of furnace sweeping by blast, ammonia water mass flow and SNCR’s water mass flow on NOx concentration were first defined. Other factors which would have an effect on NOx concentration and the effectiveness of SNCR were also defined. Next the optimal values to oil water mass flow, SNCR’s water mass flow and primary and secondary air ratio were defined. Attention was paid to NOx concentration, ammonia slip, nitrous oxide concentration, ammonia water consumption and steam production, when determining the optimal values. The result was that the adding of ammonia water mass flow reduces NOx concentration, but can lead to ammonia slip. The best mass flow for SNCR is 800 kg/h. When mass flow is 800 kg/h, NOx concentration, variation in momentary NOx, ammonia water consumption and ammonia slip are the smallest. But at the same time the steam flow is reduced. The effectiveness of SNCR is 60 %. Furnace sweeping by blast doesn’t have an observable effect to NOx concentration. Also oil water mass flow doesn’t have a significant effect to NOx concentration. Ammonia water consumption is the least by oil water mass flow 600 kg/h, while ammonia slip is the least by oil water mass flow 950 kg/h. The reduction of primary air part reduces ammonia slip and ammonia water consumption.