Soodakattilan savukaasujen jäähdyttimen suorituskyvyn arviointi
Hiltunen, Juho (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020083164682
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020083164682
Tiivistelmä
Savukaasujen jäähdytin on soodakattilalle asennettava ylimääräinen lämmönsiirrin, jolla pyritään laskemaan savukaasujen poistumislämpötilaa. Jäähdyttimen sisällä virtaa kiertovettä, jolla tavanomaisesti lämmitetään joko soodakattilalle tulevaa lisävettä tai palamisilmaa. Rakenteeltaan jäähdyttimet ovat rivoitettuja ristivirtalämmönsiirtimiä.
Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia prosessidatan avulla savukaasujen jäähdyttimien suorituskykyä sekä suorituskykyyn vaikuttavia tekijöitä neljällä soodakattilalla. Prosessidatan tutkimuksessa hyödynnettiin data-analyysiä, jonka avulla suuresta joukosta dataa pyritään luomaan tietoa päätöksenteon tueksi. Työssä myös kehitettiin laskentatyökalu, jonka avulla jäähdyttimien suorituskyky voidaan määrittää rakennepiirustusten perusteella.
Jäähdyttimien suorituskyky toimitetuilla laitoksilla todettiin vastaavan virhemarginaalin rajoissa laitevalmistajan ilmoittamia arvoja. Tosin laskentamallin ja data-analyysin perusteella laitevalmistajat eivät ole huomioineet lämmönsiirtopintojen likaantumista riittävällä tarkkuudella. Tutkimuksen perusteella jäähdyttimien likaantumiseen vaikuttaa ripojen pinnan lämpötila sekä mahdollinen vuotoilma, mutta jäähdyttimen rakenteen vaikutuksia likaantumiseen ei pystytty todentamaan tässä työssä. Referenssikattiloiden lukumäärä tulisi tuplata, jotta jäähdyttimien likaantumista voitaisiin analysoida tarpeeksi kattavasti. Jäähdyttimen toimintaan vaikuttaa oleellisesti myös jäähdyttimeen kytketyn lämmönsiirtimen suorituskyky. Flue gas cooler is an additional heat transfer surface, that is installed to a recovery boiler in order to decrease the outlet temperature of the flue gases. Circulating water is flowing inside the cooler and the water is used to heat demi-water or burning air, that are coming to the recovery boiler. The structure of the flue gas coolers is resembling to a finned cross-flow heat exchangers.
The objective of this Master’s Thesis was to study performance for four flue gas coolers in recovery boilers and factors, that are affecting to the performance, with process data. Data-analysis was utilized in the research and it is used, when information is wanted to produce from large amount of data to support decision making. A calculating method was also developed in this study to estimate the performance of the flue gas coolers based on structure drawings.
During the research the performance was detected to match manufactures’ values with acceptable error margin. On other hand, fouling resistances were higher than the manufactures had assumed based on the calculating method and data-analysis. Based on the research, the surface temperature of the fins and leaking air have great impacts to the fouling, but the fouling couldn’t be linked to the structure of the cooler in this study. The number of the reference boilers should be doubled, in order to have wider understanding from phenomena behind the fouling in the flue gas coolers. The other heat exchanger, that is linked to the flue gas cooler, has also effects to the performance of the flue gas cooler.
Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia prosessidatan avulla savukaasujen jäähdyttimien suorituskykyä sekä suorituskykyyn vaikuttavia tekijöitä neljällä soodakattilalla. Prosessidatan tutkimuksessa hyödynnettiin data-analyysiä, jonka avulla suuresta joukosta dataa pyritään luomaan tietoa päätöksenteon tueksi. Työssä myös kehitettiin laskentatyökalu, jonka avulla jäähdyttimien suorituskyky voidaan määrittää rakennepiirustusten perusteella.
Jäähdyttimien suorituskyky toimitetuilla laitoksilla todettiin vastaavan virhemarginaalin rajoissa laitevalmistajan ilmoittamia arvoja. Tosin laskentamallin ja data-analyysin perusteella laitevalmistajat eivät ole huomioineet lämmönsiirtopintojen likaantumista riittävällä tarkkuudella. Tutkimuksen perusteella jäähdyttimien likaantumiseen vaikuttaa ripojen pinnan lämpötila sekä mahdollinen vuotoilma, mutta jäähdyttimen rakenteen vaikutuksia likaantumiseen ei pystytty todentamaan tässä työssä. Referenssikattiloiden lukumäärä tulisi tuplata, jotta jäähdyttimien likaantumista voitaisiin analysoida tarpeeksi kattavasti. Jäähdyttimen toimintaan vaikuttaa oleellisesti myös jäähdyttimeen kytketyn lämmönsiirtimen suorituskyky.
The objective of this Master’s Thesis was to study performance for four flue gas coolers in recovery boilers and factors, that are affecting to the performance, with process data. Data-analysis was utilized in the research and it is used, when information is wanted to produce from large amount of data to support decision making. A calculating method was also developed in this study to estimate the performance of the flue gas coolers based on structure drawings.
During the research the performance was detected to match manufactures’ values with acceptable error margin. On other hand, fouling resistances were higher than the manufactures had assumed based on the calculating method and data-analysis. Based on the research, the surface temperature of the fins and leaking air have great impacts to the fouling, but the fouling couldn’t be linked to the structure of the cooler in this study. The number of the reference boilers should be doubled, in order to have wider understanding from phenomena behind the fouling in the flue gas coolers. The other heat exchanger, that is linked to the flue gas cooler, has also effects to the performance of the flue gas cooler.