Automatization of feeding the heat flux data to water circulation simulations of recovery boilers
Sirainen, Antti (2016)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016080322590
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016080322590
Tiivistelmä
Tässä työssä perehdytään soodakattiloiden vesikiertomallin rakentamiseen. Työn päätavoitteena on kehittää simulointimallia varten taulukkolaskentapohja, jonka avulla soodakattilan lämpövuotietoja on yksinkertaista ja nopeaa käsitellä ja siirtää Apros 6 -simulointiohjelmaan. Lisäksi tarkoituksena on pyrkiä automatisoimaan työvaiheet mahdollisimman pitkälle, jolloin vesikiertolaskennan tekeminen yksinkertaistuisi, yhtenäistyisi ja tarkentuisi. Tämä on mahdollista Excel- makrojen ja Apros 6:n uusien toimintojen avulla. Apros 6:ssa on nyt mahdollista hyödyntää SCL- komentotiedostoja, joiden avulla sujuva tiedonsiirto Aproksen ja Excelin välillä vodaan toteuttaa.
Vesikiertolaskentaan käytettävän datan käsittely on aikaisemmin ollut työlästä ja sen tarkkuus on pitkälti riippunut mallintajasta. Tässä diplomityössä päästään hyödyntämään uusimpia ja realistisempia soodakattiloiden CFD- malleja, joiden avulla pystytään luomaan aikaisempaa tarkemmat lämpövuojakaumat soodakattilan lämpöpinnoille. Tämä muutos parantaa vesikiertolaskennan tarkkuutta.
Työn kokeellisessa osassa uutta Excel laskentatyökalua ja uusia lämpövuoarvoja testataan käytännössä. Eräs vanha Apros- vesikiertomalli päivitetään uusilla lämpövuoarvoilla ja sen rakenteeseen tehdään muutoksia tarkkuuden parantamiseksi. Uuden mallin toimivuutta testataan myös 115 %:n kapasiteetilla ja tutkitaan kuinka kyseinen vesikiertopiiri reagoi suurempaan lämpötehoon. Näitä kolmea eri tilannetta vertaillaan toisiinsa ja tarkastellaan eroavaisuuksia niiden vesi-höyrypiireissä. The aim of this thesis is to familiarize with the water-steam circulation simulations. The main target is to develop an Excel based calculation tool to handle and transfer heat flux data to the Apros 6 simulation program. It is also important to make this as automated as possible to make water circulation calculations more simple, comparable and precise. This is possible with Excel macros and new feature in Apros 6, SCL command files. SCL commands enable smooth data transfer between Apros and Excel.
Data management within the water circulations calculations has earlier been onerous and the accuracy has depended on the modeler. In this thesis, modern and more realistic CFD models are used to create heat flux values for heat transfer surfaces of a recovery boiler. This is a major improvement to the reliability of the water circulation studies.
In the experimental part, new Excel calculation tool and the modified heat flux values are tested in practice. Old Apros water circulation model is updated with new heat fluxes and its structure is modified to be more accurate. The new model is also tested with 115 % capacity to study how the recovery boiler’s water circulation works with a higher thermal power and what changes it causes. These three different cases are compared to each other, and the changes caused in water-steam flows are studied.
Vesikiertolaskentaan käytettävän datan käsittely on aikaisemmin ollut työlästä ja sen tarkkuus on pitkälti riippunut mallintajasta. Tässä diplomityössä päästään hyödyntämään uusimpia ja realistisempia soodakattiloiden CFD- malleja, joiden avulla pystytään luomaan aikaisempaa tarkemmat lämpövuojakaumat soodakattilan lämpöpinnoille. Tämä muutos parantaa vesikiertolaskennan tarkkuutta.
Työn kokeellisessa osassa uutta Excel laskentatyökalua ja uusia lämpövuoarvoja testataan käytännössä. Eräs vanha Apros- vesikiertomalli päivitetään uusilla lämpövuoarvoilla ja sen rakenteeseen tehdään muutoksia tarkkuuden parantamiseksi. Uuden mallin toimivuutta testataan myös 115 %:n kapasiteetilla ja tutkitaan kuinka kyseinen vesikiertopiiri reagoi suurempaan lämpötehoon. Näitä kolmea eri tilannetta vertaillaan toisiinsa ja tarkastellaan eroavaisuuksia niiden vesi-höyrypiireissä.
Data management within the water circulations calculations has earlier been onerous and the accuracy has depended on the modeler. In this thesis, modern and more realistic CFD models are used to create heat flux values for heat transfer surfaces of a recovery boiler. This is a major improvement to the reliability of the water circulation studies.
In the experimental part, new Excel calculation tool and the modified heat flux values are tested in practice. Old Apros water circulation model is updated with new heat fluxes and its structure is modified to be more accurate. The new model is also tested with 115 % capacity to study how the recovery boiler’s water circulation works with a higher thermal power and what changes it causes. These three different cases are compared to each other, and the changes caused in water-steam flows are studied.