Teollisuuden hiilipölykattilan jauhatus- ja polttotutkimuksia

Abstract

Työssä käsitellään hiilen jauhatusta ja polttoa teollisuuskattilassa, jonka lämpöteho on 190 MW. Työ jakaantuu kahteen melko paljon toisistaan poikkeavaan osaan. Ensimmäisessä osassa käsitellään typpioksidien muodostumista hiilipölypoltossa. Mittausten mukaan typpioksidipitoisuus oli ko. kattilan savukaasuissa keskimäärin 500 ppm. Erityisen mielenkiinnon kohteena oli kattilan arinoilla poltettavan puujätteen vaikutus typpioksidien muodostumiseen. Arinoilta tulevien savukaasujen oletettiin jäähdyttävän hiilen polttovyöhykettä. Koska typpioksidien muodostuminen on riippuvainen lämpötilasta, oletettiin sen jäävän vähäisemmäksi arinapolton ansiosta. Arinapolton mukana ollessa saatiin kuitenkin lämpö tehoon nähden suunnilleen samoja arvoja typpioksidipitoisuudessa kuin pelkällä hiilen poltollakin. Tämä johtuu siitä, että myös puujätteen poltossa syntyy huomattavia määriä typpioksideja huolimatta alhaisesta palamislämpötilasta. Nykyisen käsityksen mukaan matalissa lämpötiloissa syntyvä typpioksidi on peräisin polttoaineen haihtuvista aineista. Arinoilta tuleva savukaasuvirta pyrkii myös kanavoitumaan tulipesän seinille, joten sen vaikutus hiilipolttimilla syntyviin typpioksideihinkin on melko vähäinen. Työn toisessa osassa käsitellään hiilen jauhatusta ja kuljettamista myllystä polttimille. Pyrkimyksenä oli minimoida hiilimyllyjen ja kantoilmapuhaltimien energiankulutus sekä jauhinosien ja pölyputkien kuluminen. Palamistuloksen on luonnollisesti säilyttävä em. pyrkimyksistä huolimatta hyvänä. Tutkimuksien mukaan hiilimyllyjen tehon tarpeesta suurin osa on myllyjen tyhjäkäyntitehoa. Varsinaiseen hiilen jauhatukseen käytettävä teho on 20...30 % myllyn kokonaistehosta. Tyhjäkäyntitehoon voidaan vaikuttaa jauhinpainetta muuttamalla. Myllyjä on käytetty liian suurella jauhinpaineella. Jotta päästäisiin mahdollisimman edulliseen tulokseen energiankulutuksen ja kulumisen kannalta, myllyjä tulisi käyttää niin pienellä jauhinpaineella kuin on mahdollista aiheuttamatta häiriöitä polttotapahtumaan. Kantoilmapuhaltimen tehontarpeen minimoimiseksi optimoitiin kantoilmavirta ja myllyn kurkkurenkaan välys. Puhallin oli lisäksi runsaasti ylimitoitettu. Koska säätö tapahtuu johtosiipisäädöllä puhaltimen imuaukossa, ylimitoituksesta aiheutuu huomattavan suuri tehohäviö. Työssä vertailtiin eri mahdollisuuksia pienentää ylimitoituksesta aiheutuvaa tehohäviötä. Edullisimmaksi osoittautui vaihtaa puhaltimeen pienempi juoksupyörä. Juoksupyörän vaihdolla saatiin aikaan tehon tarpeen pieneneminen noin puoleen alkuperäisestä. /Kir09