The effects of adding fuel dryer on the condesing power plant

Abstract

Tässä työssä tutkittiin polttoainekuivurin lisäämisen vaikutuksia kahden erityyppisen lauhdevoimalaitoksen prosessiin. Lauhdevoimalaitosprosesseja olivat turvetta polttavalla leijukerroskattialla varustettu prosessi ja ruskohiiltä polttavalla pölypolttokattilalla varustettu prosessi. Tutkiuksessa oli mukana 3 erilaista lauhdekytkentää: konventionaalinen voimalaitoskytkentä ilman kuivuria, savukaasukuivurikytkentä ja WTA-kuivurikytkentä. Prosessilaskelmat suoritettiin Imatran Voima Oy:n kehittelemällä SOLVO-voimalaitossimulaattorilla. Prosessien taloudellista kanattavuutta ei vertailtu.

Turvetta polttavien prosessien sähköteho oli 150 MWe ja ruskohiiltä polttavien prosessien sähköteho oli 600 MWe. Polttoaine kuivattiin 50 %:n toimituskosteudesta 10 %:n loppukosteuteen kuivureissa. Kytkennät mallinnettiin referenssitilassa ja niiden toiminta 80 %:n ja 60 %:n osakuormilla sekä 40 %:n ja 60 %:n polttoaineen toimituskosteuksilla tarkistettiin.

Kuivureiden lisääminen vaikuttaa prosessien rakenteeseen. Kun konventionaaliseen prosessiin lisätään savukaasukuivuri, savukaasuluvo korvataan höyryllä toimivalla regeneratiivisella ilman esilämmityksellä. Leijukerroskattilalla varustetussa prosessissa ekonomaiserin koko pienenee höyrystimen ja tulipesässä olevien säteilytulistimien kasvaessa. Pölypolttokattilalla varustetussa prosessissa ekonomaiserin koko kasvaa ja tulipesän jälkeisten ensimmäisten konvektiotulistimien koko pienenee. Prosessien tuorehöyryvirrat ja höyryvirrat väliotoissa ovat suuremmat kuin konventionaalisessa prosessissa ilman esilämmitykseen vaadittavien höyryvirtojen takia. Prosessihyötysuhde paranee molemmissa tapauksissa alhaisemman savukaasun loppulämpötilan ja ilman regeneratlivisen esilämmityksen vuoksi.

WTA-kuivurilla varustetut kytkennät eivät perusperiaatteiltaan eroa konventionaalisesta prosessista. Leijukerroskattilalla varustetussa prosessissa luvon ja ekonomaiserin koot pienenevät höyrystimen ja tulipesässä olevien säteilytulistimien kokojen kasvaessa. Pölypolttokattilalla varustetussa prosessissa ekonomaiserin koko suurenee ja tulipesän jälkeisten ensimmäisten konvektiotulistimien ja luvon koot pienenevät. Prosessihyötysuhde paranee savukaasuhäviöiden pienentymisen myötä.

Kuivurit soveltuvat hyvin liitettäviksi sekä leijukerroskattilaan että pölypolttokattilaan. Niiden tuoma hyöty tulee erityisesti esille ajettaessa laitosta 100 %:n teholla, mutta osakuormilla ajettassa kuivurikytkennöillä saavutettava hyöty pienenee. Polttoaineen säästö on kuivurikytkennöilla suhteellisesti luokkaa 5 - 12 %:a.