Kuplaleijupetikattilan dynaaminen malli

Abstract

Työn tavoitteena oli rakentaa dynaaminen malli kuplaleijupetikattilasta APROS- ohjelmistoa käyttäen. Tarkoituksena oli selvittää kyseisen ohjelmiston soveltuvuutta nykyaikaisen voimalaitoskattilan mallintamiseen. Mallin rakentamisen perustana oli toiminnassa oleva kuplaleijupetillä varustettu voimalaitoskattila. Näin oli käytettävissä riittävä määrä aineistoa mallin rakenteen luomiseen ja valmiin mallin sovittamiseen.

Työ on luonteeltaan kaksiosainen. Ensimmäinen osa on kirjallisuusosa, jossa esitellään mallinnuksen kohteena olevaa tekniikkaa. Tekniikasta annetaan kuva esittelemällä perusteoria ja käytännön sovellukset. Lisäksi esitellään kattilassa käytettävät polttoaineet.

Kirjallisuusosassa esitellään myös käytettävä APROS-mallinnusohjelmisto. Ohjelmiston laskennan perusteita ei erikseen esitellä. Ne pohjautuvat yleiseen termodynamiikan ja lämmönsiirron teoriaan. Ohjelmiston käytöstä ja sen toiminnasta yleensä annetaan yleisluontoinen selostus.

Toisessa osassa mallin rakentaminen esitellään vaiheittain ja siinä järjestyksessä kuin se mallia rakennettaessa tehtiin. Kattilamallin toimintaa testattiin vertaamalla kattilan mitoitustilaan viritettyä mallia takuukokeiden mittaustuloksiin. Lisäksi testattiin mallin toimintaa osakuormalla koeajojakson soveltuvasta osakuormatilasta saatuihin mittausarvoihin.

Mallin jatkokehitys pitää sisällään laajamittaisen automaation luomisen ja erilaisten muutostilojen testaamista mallilla.

The goal of this study was to create a dynamic model of a bubbling fluidized bed boiler using APROS modelling software. The purpose was to determine how well APROS is suited for modelling modem boiler. Modelling was based on a bubbling fluidized bed boiler which is already in commercial generation. This way there was enough usable data available to create the model and to test it.

The nature of the study is binary. In the first part the used boiler technology is introduced together with its basic theory and applications. The fuels which are in use are also introduced.

APROS-software is also introduced in the first part. Software calculation basics are not presented as APROS calculations are based on common thermodynamics and heat transfer theory. Usage of the software is presented and a general overview of its operations is given.

In the second part the construction of the model is presented phase by phase according to the same order that it was actually done in. The functioning of the boiler model was tested with comparing received process data to process data given by the guarantee run of the actual boiler. In addition the model was tested in partial load situation.

The further development of the model includes construction of the automation and different kind of test runs in transient states.