Lämmönsiirron 3D mallintaminen BFB-kattilan yläosassa

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutustutaan leijupolttamiseen ja lämmönsiirtoon leijukerroskattilassa. Leijupolttaminen on yksiä ympäristöystävällisimpiä tapoja polttaa huonolaatuisia polttoaineita, joten tekniikkaa on syytä tutkia ja kehittää entisestään. Työn tavoitteena on osoittaa 3D-mallinnuksen tehokkuus tutkimustyössä suunnittelemalla leijukerroskattila ja tarkastelemalla savukaasujen käyttäytymistä kattilassa. 3D-mallinnus toteutetaan Ansys Fluent -ohjelmalla. Malli on rajattu lämmönsiirtoon kattilassa ja säteilyjäähdytyskammiossa, eli se loppuu ennen lämmönsiirtimiä. Myös pedin vaikutus savukaasuihin on rajattu pois mallista.

3D-mallinnuksen tulokset ovat kirjattu kahdella eri savukaasujen absorptiokertoimella, joista ensimmäinen on esimerkkiä varten laskettu arvo ja toinen savukaasujen loppulämpötilan mukaan valittu arvo. Työssä mallinnetun 130 MW laitoksen vesiseiniin siirtynyt lämpöteho on ensimmäisessä mallinnuksessa 66 MW ja toisessa 82 MW. Savukaasujen lämpötilat mallin lopussa ovat 1128 ℃ ja 872 ℃. 3D-mallista on kirjattu ylös myös savukaasujen lämpötilat kattilan poikkileikkauksena sekä savukaasujen virtausnopeudet virtauskäyrien avulla.