haku: @keyword chlorine / yhteensä: 4
viite: 1 / 4
« edellinen | seuraava »
| Tekijä: | Tikka, Oili |
| Työn nimi: | Klooria sisältävän kierrätyspolttoaineen soveltuvuus rinnakkaispolttoon |
| Suitability of chlorine containing recovered energy fuel into co-combustion | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2011 |
| Sivut: | xiv + 69 s. + liitt. Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Energiatekniikan laitos |
| Oppiaine: | Energiatekniikka (Ene-47) |
| Valvoja: | Fogelholm, Carl-Johan |
| Ohjaaja: | Klarin-Henricson, Anja |
| Digitoitu julkaisu: | https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/99371 |
| OEVS: | Digitoitu arkistokappale on julkaistu Aaltodocissa
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3714 | Arkisto |
| Avainsanat: | chlorine co-combustion high temperature corrosion kloori REF rinnakkaispoltto korkealämpötilakorroosio PCDD/F |
| Tiivistelmä (fin): | Klooria sisältävä kierrätyspolttoaine (= REF I. Recovered Energy Fuel) aiheuttaa palamisessa erityisesti kaksi ongelmaa: riskin korkealämpötilakorroosioon kattilan kuumissa osissa (tulistinputket ja tulipesän kuumimmat lämpöpinnat) ja polykloorattujen dibentso-p-dioksiinien ja dibentsofuraanien (PCDD/F-yhdisteiden) muodostumiseen. Myös suolahappo (HCl) -päästöt nousevat poltettaessa klooria sisältävää polttoainetta. Korroosioriskin johdosta tuorehöyryn lämpötilaa lasketaan REFia poltettaessa. Kloori tulee kattilaan sitoutuneena alkalimetalleihin (NaCl, KCl), jotka höyrystyvät palamisessa. Kaasumainen kloori (Cl2) reagoi kattilan niukasti seostettujen terästen kanssa, rikkoo metallia suojaavan oksidikerroksen ja muodostaa metallin kanssa pelkistävissä olosuhteissa metalliklorideja (esim. Fe(s) + Cl2(g) = FeCl2(s,g)). Rautakloridi diffusoituu pinnalta ja hapettuu rautadioksidiksi (Fe2O3) ja vapauttaa reaktiossa samalla klooria, joka reagoi teräksen kanssa ja korroosio jatkuu (kloorisilmukan muodostuminen). PCDD/F -yhdisteiden muodostumiseen tarvitaan neljä peruselementtiä: hiili, kloori, O2 ja metallikatalysaattori (Cu). Niitä muodostuu kolmella mekanismilla: pyrosynteesi, de novo -mekanismi ja prekursoreista. Klooria sisältävän kierrätyspolttoaineen vaikutuksia savukaasupäästöihin ja kattilan korroosioon tutkittiin kiertoleijukattilassa kuuden kenttäkokeen sarjalla, joissa peruspolttoaineen (turve) joukossa kattilaan syötettiin eri pitoisuuksia klooria sisältäviä REF lI:ta ja REF lII:ta. PCDD/F yhdisteiden sallitut pitoisuudet savukaasuissa alittuivat kaikissa kokeissa, mutta REFin klooripitoisuuden kasvaessa HCl -päästöraja-arvojen noudattamisessa tuli ongelmia. Korroosion todentamiseksi käytettiin korroosiosondeja, mutta korroosio voidaan varmasti todeta vasta pitkäkestoisen tarkkailun tuloksena. Kloorin aiheuttamia ongelmia vähennetään käyttämällä lisänä rikkipitoisia polttoaineita. Rikki reagoi kloorin kanssa ja edistää kloorin poistumista kattilasta suolahappona ja muodostamalla alkalisulfaattia, joka on tulistinputkien kerrostumissa klooria parempi vaihtoehto. Myös polttoaineen laadulla ja syötön tasaisuuden parantamisella estetään kloorista aiheutuvia ongelmia. Lisäksi hyvistä poltto-olosuhteista huolehtimisella (riittävät lämpötilat ja happipitoisuudet ja niiden jakautuminen) sekä materiaaliratkaisuin (runsaasti saostettujen terästen käyttö) voidaan estää tai pienentää kloorista aiheutuvat ongelmia ja polttaa kierrätyspolttoaineita vanhoissakin kattiloissa. Laitoksen omistaja joutuu hakemaan taloudellista optimointia pääpolttoainetta halvemman kierrätyspolttoaineen ja lisääntyvien ylläpitokustannusten välillä. |
| Tiivistelmä (eng): | Recovered Energy Fuel (REF), which contains chlorine, causes two main problems in power plants: (1) high temperature corrosion on super heaters and other hot furnace surfaces; and (2) formation of polychlorinated dibenzodioxins and dibenzofurans (PCDD/F compounds). Also hydrogen chloride (HCI) emissions increase, when chlorine containing fuels are fired. Due to corrosion risk, the steam temperature is usually lowered when REF is fired. Chlorine enters the boiler bound with alkali metals (NaCl, KCl), which vaporizes in combustion. Gaseous chlorine (Cl2) reacts with low alloy steels in the boiler, this breaks the protective oxide layer and fuses with the metal under reducing conditions, resulting in metal chlorides (e.g. Fe(s) + Cl2(g) = FeCl2(s,g)). For example, iron chloride diffuses from the surface and oxidizes into iron oxide (Fe2O3), simultaneously releasing the chlorine reaction, which again reacts with metal and causes further corrosion (active oxidation mechanism). In the formation of PCDD/F, compounds need four basic elements: carbon, chlorine, O2 and metal catalyst (Cu). These compounds are formed through three mechanisms: pyrosyntesis, de novo mechanism and precursors. The implications of chlorine containing REF on flue gas emissions and on corrosion of a circulating fluidized bed boiler were studied with a series of six field tests. Peat was fired with REF II and REF III containing different concentrations of chlorine. The concentrations of PCDD/F compounds were below the allowed emission limit values (ELVs) in all tests, but following the allowed ELVs of HCI was difficult when the chlorine content of REF increased. The corrosion risk was tested with two corrosion probes; however, the corrosion risk can be properly assessed only after a longer testing time. The problems with chlorine can be reduced by firing sulphur containing fuels with REF. Sulphur reacts with alkali chlorides releasing hydrogen chloride into flue gas. Thus, sulphur forms alkali sulphates, which are better alternatives as surface deposits than chlorides. With the better quality control of fuel, fuel feeding chlorine-induced problems corrosion can be minimized. Also homogenous combustion conditions (high temperatures and O2 concentrations and their distribution in the furnace) and proper material solutions (high alloy steels) minimize the risks created by chlorine containing fuels. By taking care of all these matters REF can be fired also in old boilers. The plant owner needs to optimize between REF, which costs less than the main fuel, and the increased maintenance costs. |
| ED: | 2011-07-06 |
INSSI tietueen numero: 42640
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI