优化燃烧,降低 NOx 排放

Pohjolan Voima 的价值观“ 巧妙、大胆、一致”得以实现,通过对其两座生物发电厂的燃烧 优化和数据分析,成功减少NOx排放,提高能源效率。

芬兰能源行业的主要供应商者Pohjolan Voima,约占该国总发电量的20%。公司的22座发电厂,利用水力、热力和核能为其投资者出口行业公司、能源公司和市政生产电力和热能。


在工业排放指令(IED)全国过渡期结束时,随着排放限值的收紧,公司不得不寻求一种方法,减少其两个生物发电厂的 NOx 排放,这两家生物发电厂分别是位于芬兰 Kouvola 的 Kymin Voima 和 Lappeenranta 的 Kaukaan Voima。此外,这两家工厂都希望提高锅炉效率, Kaukaan Voima 工厂还希望减少氨的消耗。

 

聚焦燃烧管理

两家工厂都产生过程蒸汽、区域供热和电力,主要燃料是林业副产品和森林残留物。混合燃料组成因季节而异。 Kymin Voima 的锅炉采用了鼓泡流化床(BFB)技术。Kaukaan Voima 的锅炉工厂利用循环流化床(CFB)技术。

Valmet DNA at Kaukaan Voima biopower plant_570_2.jpg

Kaukaan Voima 发电厂

客户理解排放管理的技术挑战实际上在于燃烧管理

“问题通常与输入燃料有关。当锅炉炉膛很宽时,甚至长达10米或20米,向整个炉膛均匀地输送燃料很困难。炉膛内的气泡砂有助于良好的燃烧,但这还不够。燃料质量和混合燃料的变化增加了挑战。”Kaukaan Voima 董事总经理 Juha Kouki 表示。

 

先进的过程控制优化燃烧

与维美德密切合作,研发改善燃烧管理的解决方案,从而减少锅炉产生的Nox。经过2018年秋季开展的过程改善研究后,在工厂现有的 Valmet DNA 自动化系统中,安装了优化燃烧的先进过程控制应用系统 Valmet DNA Combustion Manager。


先进的控制应用系统, 基于模糊逻辑、测量值和测量数据管理燃烧过程,使其不因工艺条件、燃料用量、燃料质量和燃烧环境等因素波动而受影响。先进的控制技术,确保燃料始终稳定输入。

Control room at Kaukaan Voima's biopower plant in Lappeenranta_570.jpg

Kymin Voima 生物发电厂的控制室。两家工厂均采用的先进的控制,使操作员的工作更加轻松,并将他们的时间从手动控制中解放出来,完成其他工作。

 

先进的控制技术,确保燃料始终稳定输入。 

与维美德密切合作,研发改善燃烧管理的解决方案,从而减少锅炉产生的Nox。经过2018年秋季开展的过程改善研究后,在工厂现有的 Valmet DNA 自动化系统中,安装了优化燃烧的先进过程控制应用系统 Valmet DNA Combustion Manager。


先进的控制应用系统, 基于模糊逻辑、测量值和测量数据管理燃烧过程,使其不因工艺条件、燃料用量、燃料质量和燃烧环境等因素波动而受影响。先进的控制技术,确保燃料始终稳定输入。


“最重要的改进是使整个锅炉的燃料燃烧更加均匀。出炉膛的氧气水平可以更精确地控制,降低耗氧量。反过来,这又减少了烟道气量,并能更加有效控制一氧化碳量。也改善了燃烧分级,有助于降低 NOx 排放。” Kymin Voima 总经理 Antti Rainio 指出。


还有其他一系列的优点,包括减少对燃烧空气的需求,从而降低辅助电力需求,提高发电厂运行性能。烟道气产生量越少,锅炉效率越高。使用相同数量的燃料,可以产生更多的热量和电力,因而提高发电厂的能源效率。更少燃烧空气需求量,随之进入烟囱的热量也更少,进而减少了热损失。

Valmet DNA automation at Kymin Voima biopower plant_570.jpg

位于 芬兰 Kouvola 的 Kymin Voima 生物质电厂

更低的化学品消耗

由于燃烧的优化, Kymin Voima 目前根本不需要投资氨喷射系统。“借助我们现有的技术和更精确的控制,以及减少使用诸如泥炭之类的含 NOx的燃料,我们将能够使排放量水平保持在即将实施的更加严格的限值之下。”Rainio 补充说。


在 Kaukaan Voima 工厂,以前主要是通过氨注射系统来控制 Nox 排放。由于采用了更精确的控制技术,使减少氨的使用量、通过降低化学品消耗节省成本成为可能。


另外一个好处是,两家工厂采用先进的控制,使操作员的工作更加轻松,并将他们的时间从手动控制中解放出来,完成其他工作。

 

图: Hannu Vallas 和 Kai Tirkkonen

最重要的改进是使整个锅炉的燃料燃烧更加均匀。出炉膛的氧气水平可以更精确地控制,降低耗氧量。反过来,这又减少了烟道气量,并能更加有效控制一氧化碳量。也改善了燃烧分级,有助于降低 NOx 排放”
Kymin Voima 的总经理 Antti Rainio 指出