The optimization of the recovery boiler's air distribution and the influence of concentrated non-condensable gases combustion on the recovery boiler furnace process

Tässä diplomityössä oli tehtävä parantaa soodakattilan reduktioastetta ilmajaon muutoksilla. Ilmajaon muutoksien lisäksi tutkittiin miten väkevien hajukaasujen polttaminen vaikuttaa soodakattilan toimintaan. Kaukaan soodakattilan ilmanjako on jaettu tulkintatavasta riippuen kolmeen tai neljään eri ilmarekisteriin. Ilmajakoa muutettiin vähentämällä primääri- ja sekundääri-ilmojen määriä ja lisäämällä tertiääri- ja ylätertiääri-ilmojen määriä jäännöshappimäärän tarpeen mukaan. Toisaalta etsittiin myös oikeanlaiset suutinpaineet sekundääri- ja tertiääri-ilmansuuttimille, paine- ja määräpeltien asentoja muuttamalla. Ilmajaon muutoksilla saatiin sekundääri- ja primääri-ilmamääriä pienentämällä vähennettyä kokonaisilmamäärää muutama normikuutio. Kaukaan soodakattilalle löydettiin oikeanlaiset suutinpaineet ja painesäädöille luotiin uusi ohjeistus. Ennen työn aloitusta Kaukaalla ei oltu mitattu reduktioastetta pitkiin aikoihin vanhentuneen työohjeen takia. Reduktioasteen mittaamiselle saatiin määritettyä uusi työohje ja päivitetyn työohjeen ansiosta reduktioaste voidaan määrittää omassa laboratoriossa turvallisesti joka arkipäivä. Ennen ilmajaon muutoksia mitatut reduktioasteet olivat 80 ja 85 prosentin välillä, kun kirjallisuuden mukaan moderneissa soodakattiloissa reduktioasteen tulisi olla jopa 95-97 prosenttia. Alhaisen reduktioasteen takia valkolipeän mukana kulkeutuu turhaan suuri määrä natriumsulfaattia, josta ei ole mitään hyötyä keittoprosessissa. Vähentämällä tätä kuolleen kuorman määrää olisi mahdollista vähentää valkolipeän kulutusta ja täten helpottaa jo nyt äärirajoilla toimivan haihduttamon toimintaa. Ilmajaonmuutosten jälkeen reduktioasteen keskiarvo nousi aikaisemmasta 85 prosentista lähemmäksi 90 prosenttia. Muutaman kerran saavutettiin jopa 95 prosentin reduktioasteita, mutta keskiarvo jäi kuitenkin tyydyttävään 90 prosentin luokkaan. Kaukaan vuosihuoltoseisokissa 2014 asennettiin soodakattilaan väkevien hajukaasujen poltin. Aluksi hajukaasujen polttaminen aiheutti paljon hajupäästöjä ympäristöön, mutta muuttamalla poltinlanssien sijoituspaikkoja hajuhaitoista päästiin eroon ja väkevät hajukaasut paloivat ongelmitta soodakattilassa.This master’s thesis aimed to improve the degree of reduction in a recovery boiler by changing the distribution of air in the boiler. It also investigated the influence of the combustion of concentrated non-condensable gases (CNCGs) on the recovery boiler furnace. The air distribution in the recovery boiler of Kaukas pulp mill is divided into four air registers. The air distribution was changed by reducing the primary air volumes and the secondary air volumes. At the same time, the tertiary air volumes were altered according to residual oxygen needs. In addition, the pressure of the primary and secondary air nozzles were changed by altering the positions of air port dampers. With these air distribution changes the total air volume decreased by a few normal cubic meters. Before starting this master’s thesis the reduction degree had not been measured for a long time. The new operation manual was made to determine the reduction degree. The new operation manual allows to measure the reduction degree safely every day in the laboratory. Before any changes in the air distribution the reduction degree was between 80 % and 85 %, when reduction rates of 95 – 97 % are not uncommon in well operated recovery boilers. Due to the low reduction rate, the white liquor contained unnecessarily large amounts of sodium sulfate, which does not react with the wood chips in the cooking process. Reducing the amount of dead load would decrease the amount of white liquor consumption and facilitate the evaporation plant, which is already working at its limits. After the changes of air distribution the average of the reduction degree was nearly 90 %. The degree of reduction of up to 95 % was reached, however maintaining the level that high was not feasible. A CNCG burner was installed at the annual maintenance break in 2014. In the beginning, the combustion of the CNCGs in the recovery boiler released a large amount of unpleasant odor emissions. With small changes, the odor emissions were controlled. Today, CNCGs can be burned in the recovery without any unpleasant odor emissions