Kraftverk brottas med många utmaningar som energieffektivitet, miljöfrågor, kostnader samt produktivitet. När man letar efter lösningar är det viktigt att komma fram till grundorsakerna.
Fescon Oy/AB har satsat mycket på att betjäna kraftverkskunder och miljöfrågor. Fescon patenterade en driftsmetod till pannor med fluidiserad bädd 2020, där kristalliserad kvartsfri masugnsslagg, eller GR-Granul, används som bäddmaterial. GR-Granul är helt finskt och tillverkas av en biprodukt från stålindustrin vid Brahestads fabrik. Att byta till GR-Granul sparar därför t.ex. på naturresurser. Men kommer alla utmaningar att lösas helt enkelt genom att byta till ett nytt förbränningssystem och bäddmaterial?
"Om du vill dra full nytta av systemet måste du också övervaka och analysera bäddmaterialet", säger teknologichefen Tapio Klasila, Fescons expert på kraftverksmaterial och system.
"Kraftverk kan spara betydande belopp genom att investera i att övervaka och analysera bäddmaterialet", säger Klasila.
Att ta reda på grundorsakerna hjälper till att välja rätt lösning
Som enklast kan kalium- och natriumvärden övervakas från bäddmaterialet.
"Till exempel kan höga kaliumvärden indikera ansamling av aska i bädden eller föroreningar som följer med bränslet", säger Klasila. "I det här fallet ökar risken för sintring/agglomeration av bädden. Den främsta orsaken till sintring av natursand och påslag/avlagringar är den alkaliska reaktionen av kvartsen som finns i sanden", fortsätter Klasila.
Många kraftverk använder torv i sin energiproduktion. När man letar efter nya alternativa bränslen är det viktigt att övervaka sintringsrisken för bädden, eftersom att avstå från torv ökar andelen olika vedartade biomassor i bränslet. Under övergångsfasen är övervakning av bäddens tillstånd viktig för att vid behov ett mer lämpligt bäddmaterial för biomassa kan bytas ut.
Men innan korrigerande åtgärder vidtas är det viktigt att ta reda på grundorsaken till fenomenet. Andra grundorsaker till sintring som har dykt upp i studier har varit t.ex. askasmälta eller bäddmaterial och vidhäftningar orsakade av olika kemiska reaktioner. Elektronmikroskopiska tvärsnittsstudier kan avslöja grundorsaken till t.ex. till bildandet av avlagringar och orsaken till sintringsfenomenet. Vissa av fenomenen kräver omedelbara åtgärder, medan vissa inte väcker oro.
"I vår kvalitetskontrollanalys är det möjligt att analysera upp till 79 grundämnen. Naturligtvis övervakas inte allt vid varje anläggning, men det bestäms utifrån den specifika anläggningens behov, förklarar Klasila.
Anläggningsspecifika gränsvärden beräknas med statistiska metoder, med hänsyn till anläggningens bakgrund och historiska data.
Vid sändning av kvalitetskontrollkortet ges ett uttalande om bäddens aktuella tillstånd eller eventuell risk för sintring samt en rekommendation om korrigerande åtgärder.
Risken för sintring av bäddmaterialet är bara en utmaning som kraftverken brottas med. Utöver detta kan t.ex. korrosionsproblem i överhettare orsaka huvudvärk. "Vi studerar även dessa med samma intensitet som sintring", säger Klasila, som är dedikerad till frågorna.
Övervakning av bäddmaterial är lätt att implementera
Fescon erbjuder ett enkelt sätt att genomföra kvalitetskontrollen av bäddmaterial. Inför införandet av tjänsten ses nuläget och utmaningarna noggrant över och utifrån dessa kan de algoritmer som ska följas definieras. Samtidigt definieras också provtagningsövervakningsintervallet.
I praktiken sköter kunden provtagningen som planerat och levererar dem till Fescons laboratorium för undersökning, där de analyseras, varefter kunden får ett utlåtande med korrigerande åtgärder.
Omfattande service för kraftverk
Förutom driftsmetod för fluidbäddspannor, bäddmaterial och deras studier erbjuder vi även våra kunder mer omfattande ask- och påslagsstudier kopplade till årliga drift-/revisionsstopp, t.ex. för bekämpning av skadliga ämnen och korrosion. Dessutom erbjuder vi experttjänster för olika kraftverksutvecklingsprojekt och störningssituationer. Fescon Oy/AB:s affärsenhet för sandprodukter erbjuder olika bäddmaterial, natursand samt GR-Granul.
Kunderna har fått betydande fördelar i sin verksamhet
Med effektiv kartläggning och utveckling av förbränningsmetoder har nuvarande användare erhållit kostnadsbesparingar, kunnat minska miljöutsläppen och optimera den höga utnyttjandegraden vid förbränning. Tack vare återvinningen av bäddmaterialet har behovet av att byta ut det minskat.
2016 introducerade Metsä Boards fabriker driftsmetoden för fluidbäddspannor och GR-Granul som bäddmaterial. Anledningen till att driftsmetoden ändrades var den höga förbrukningen av natursand och sintring/agglomeration av bädden. Cirkulär ekonomi värden som sparar på naturresurser påverkade även övergångsbeslutet. Fescon deltog i forskningsprojektet och Tapio Klasila, som då fortfarande arbetade på VTT, ledde implementeringsforskningen.
”Vi har haft en konkret nytta av kvalitetskontrollanalys av fluidiseringsbädden för att övervakningen kan utföras under drift och den fungerar därmed som ett mått på fenomenet med en mer noggrann utredning vid underhållsstopp. Genom att övervaka bäddens kondition har det varit möjligt att optimera förbrukningen av bäddmaterial och undvika dolda bäddproblem”, sammanfattar Jari Viitasalo från Metsä Board. "Vårt samarbete har gått väldigt bra", säger Viitasalo med ett leende.