Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla ja lisäaineiden avulla: Teoreettiset perusteet ja kokeet raskasöljykattilalla

Kalkki-injektiotekniikan sopivuutta raskasöljykattilan rikinpoistoon selvitettiin. Kattilana oli 1,2 MW:n tulitorvi-tuliputkityyppinen aluelämmityskattila. Polttoaineena käytettiin raskasta polttoöljyä POR 180, jonka rikkipitoisuus oli 2,15 painoprosenttia. Kokeita tehtiin kalsiumpohjaisilla injektioaineilla sekä yhdellä kaupallisella, rikinpoistoon tarkoitetulla lisäaineella. Tekniikan kustannuksia sekä julkaistua kirjallisuutta tarkasteltiin. Kalsiumpohjaisten aineiden kokeessa päämuuttujat olivat alkali (CaCO3, dolomiitti, Ca(OH)2 ja CaO), alkalin syöttökohta (tulitorven etu- ja takaosaan) ja -muoto (pölymäisenä ja vesilietteenä), kattilateho (100 ja 50 %), palamisilman määrä (savukaasun happi 4,6, 3,5 ja 2,2 %) sekä Ca/S-moolisuhde (noin 0,5 - 7). Kokeissa saavutettiin 0 - 50 %:n SO2-reduktioita. Kalsiumin hyväksikäyttöaste oli yleensä alle 20 %. Tärkeimmiksi rikin sitoutumiseen vaikuttaviksi tekijöiksi osoittautuivat Ca/S-moolisuhde, lämpötila ja viipymä tietyssä lämpötilavyöhykkeessä. Alkalin tyypillä ja palamisilman määrällä oli vähäisempi vaikutus rikin sitoutumiseen. Kokeet osoittivat, että tekniikkaa kehittämällä voidaan rikkireduktiota parantaa olennaisesti nykyisestä. Kaupallista lisäainetta syötettiin öljyyn sekoitettuna valmistajan suositteleman maksimimäärä. Se ei kuitenkaan sitonut SO2:ta. Kustannuslaskelmassa laskettiin kalkki-injektiotekniikan lisäkustannukset 2,5 ja 15 MW:n raskasöljylaitoksissa. Alkaleista edullisimmaksi osoittautui CaCO3. Tyypillistä injektiotekniikalle on pienet investointi- ja korkeat käyttökustannukset, vaikka kustannusrakenne onkin hyvin laitoskohtainen. Esimerkiksi 5 MW:n laitoksessa rikinpoiston investointikustannuksiksi saatiin 240 - 290 mk/kW ja käyttökustannaksiksi 2 500 h/a huipun käyttöajalla 50 - 85 mk/MWh ja 6 000 h/a huippuajalla 35 - 70 mk/MWh. Voimakkaimmin kustannuksia voidaan alentaa vähentämättä tarvittavan alkalin määrää. Kustannuslaskelmassa käytetyt parametrit valittiin kalkkikoeajojen perusteella.