Kiertoleijukattilan dynamiikka ja säätö

Abstract

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on tuottaa kirjallisuuskatsaus luonnonkiertoisen kiertoleijukattilan dynamiikasta ja siihen liittyvästä säätötekniikasta. Työ tehtiin teoreettisten kirjallisuuslähteiden, julkaisuiden, verkkosivujen sekä tieteellisten tutkimusten perusteella. Kiertoleijukattilan tulipesän palamisprosessi on monimutkainen kokonaisuus, jossa polttoainetta poltetaan hiekasta ja tuhkasta koostuvassa pedissä. Leijukerrospolton erityiset palamisolosuhteet tarjoavan mahdollisuuden hyödyntää useata erilaista sekä kosteata polttoainetta. Harvoin kuitenkaan kattilan höyryn tuotanto on täysin muuttumatonta, sillä tuotannon tulee pystyä seuramaan höyryn tarvetta käyttökohteessa. Usein kattiloita käytetään tehtaan tai prosessiteollisuuden yhteydessä höyryn ja myös sähkön tuottamiseksi. Tehokkuuden saavuttamiseksi on tärkeää pystyä minimoimaan kaikki ylimääräinen, joten kattilan dynamiikan ja käsittelyn ymmärtäminen on tarpeellista. Tavoitteena työssä on selvittää tulipesän ilmiöiden ja palamisprosessin lisäksi kiertoleijukattilan lämmönsiirtoon vaikuttavat tekijät ja minkälaista säätötekniikkaa kattilan hallitsemiseen käytetään. Parhaiten tulipesän olosuhteita pystytään hallitsemaan primääri-ilman avulla, jolloin voidaan vaikuttaa leijupedin tiheyteen. Virtauksen kasvaessa sekoittuminen vahvistuu, joka tehostaa palamisprosessia ja lämmönsiirtoa. Kuormanmuutosnopeuteen sekä kattilan hallintaan voidaan vaikuttaa polttoaineen ja ajotavan valinnoilla. Luonnollisesti kattilan koko ja rakenne myös vaikuttavat siihen, miten nopeasti kattilan kuormaa on mahdollista muuttaa. Oleellista kuormanmuutoksen kannalta on myös huomioida energiavarastot leijupedissä ja lieriössä. Työn tuloksena saatiin kattava, kirjallinen kokonaisuus kiertoleijukattilan käyttäytymisestä ja kattilan ohjauksen kannalta tärkeimpien osaprosessien säätötavoista.