Korkeasti kuormitetun soodakattilan likaantumisen ja päästöjen vähentäminen

Tässä työssä perehdytään korkeasti kuormitettujen soodakattiloiden tyypillisiin ongelmiin. Ongelmia ovat likaantuminen ja tukkeutuminen sekä liialliset päästöt. Työn teoriaosassa esitetään taustat likaantumiselle ja päästöjen muodostumiselle. Molemmat johtuvat suurelta osin tulipesän huonosta toiminnasta. Soodakattilan ilmajärjestelmä ja mustalipeän ruiskutus vaikuttavat tulipesän toimintaan. Usein tulipesän toimintaa voidaan parantaa ilmajärjestelmän ja lipeänruiskutuksen säätöjä muuttamalla. Suurempi muutos tulipesän toimintaan saadaan uusimalla perinteinen sekundääri-ilmajärjestelmä vertikaali-ilmajärjestelmäksi. Nykyaikainen vertikaali-ilmajärjestelmä sekoittaa savukaasut tehokkaasti ja saa aikaan tasaisemman virtauksen tulipesään. Myös mustalipeän korkea kloori- ja kaliumpitoisuus voivat aiheuttaa lämpöpintojen likaantumista. Oikea nuohointen sijainti on tärkeä tekijä kattilan puhtaana pysymisen kannalta. Työn kokeellisessa osassa selvitetään, kuinka erään eukalyptussellutehtaan korkeasti kuormitetun soodakattilan käytettävyyttä voidaan parantaa ja kapasiteettia nostaa soodakattilan toimintaa virittämällä. Kattilan nykyinen ajomalli ja ongelmat selvitettiin. Tulipesän toimintaa testattiin muuttamalla ilmajakoa primääri-, sekundääri- ja tertiääri-ilman välillä ja muuttamalla sekundääri-ilman syöttöä tulipesään. Testien ja kerätyn tiedon perusteella voitiin päätellä, miten soodakattilaa kannattaa modernisoida kapasiteetin nostamiseksi ja käytettävyyden parantamiseksi. Usein tulipesän toimintaa ja käytettävyyttä voidaan parantaa paljon jo pienilläkin muutostöillä. Kapasiteetin nostaminen vaatii tavallisesti suuremman investoinnin ja pidennetyn vuosihuoltoseisokin.

The aim of this master’s thesis is to study typical problems of heavily loaded recovery boilers. The most common of the problems are fouling of boiler heat surfaces and excessive flue gas emissions. The theory part of this thesis sets out the background to fouling of boiler heat surfaces and emissions formation. Both fouling and excessive emissions are largely due to poor furnace operation. Recovery boiler combustion air system and black liquor spraying have a major effect to furnace operation. Often the furnace operation can be improved by tuning the combustion air system and black liquor spraying. The greater change to the furnace operation is obtained by replacing traditional secondary air system with new vertical air system. As a result better mixing and more uniform flue gas flow velocity are achieved in the furnace. High chlorine and potassium content in black liquor can also cause fouling of heat surfaces. Proper soot blower spacing is an important factor to prevent fouling and plugging problems in recovery boilers. In the experimental part of the thesis a study is made for a recovery boiler located in eucalyptus pulp mill in South-America. The aim of the study was to find methods how the recovery boiler operation can be improved and the capacity increased by tuning of furnace operation. The current operating model of the boiler and the problems were studied. The furnace operation was tested by changing combustion air distribution and secondary air supply into the furnace. The tests and the collected data led to the conclusion of how to modernize the recovery boiler to improve furnace operation and get more capacity. Often the recovery boiler operation can be improved a lot with just a small upgrade. An increase in capacity usually requires a larger investment and an extended outage.