Kuplivan leijukerroksen poltto- ja lämpötekninen tarkastelu

Abstract

Työn tavoitteena oli luoda menetelmä leijukerroskattilan petin lämpötilojen ja toiminta-alueen arvioimiseksi annetuilla lähtötiedoilla. Toimintatapana oli tutkia polttoaineen ominaisuuksien ja kattilan geometrian vaikutuksia petin energiataseeseen ja tätä kautta petin lämpötilaan kattilan ajotapa huomioiden. Työn teoriaosassa esitellään aluksi biopolttoaineiden ominaisuuksia ja leijukerroskattilan toimintaa petin toimintaympäristön selvittämiseksi. Teoriaosan lopussa käsitellään perusteellisesti petin hydrodynamiikkaa ja reaktiokinettikkaa sekä petin alueen mekaanista mitoitusta. Lisäksi polttoaineen syöttötapa ja palaminen petissä tuodaan esille. Tutkimusosassa selvitetään petin energiatasemallin määrittämistä teoriaan ja diplomityön aikana eri kattiloilla suoritettuihin mittauksiin perustuen. Mittauksista on erillinen selvitys seitsemännessä kappaleessa. Lopuksi kuvaillaan petin energiatasetta mallintavan menetelmän toimintaa sekä siihen syötettäviä lähtötietoja. Tuloksena on saatu suppealla alueella toimiva laajennettavissa oleva petin energiataseen malli. Menetelmän testaamiseen käytetään mittaustietoa kahdelta kattilalta, joita ei olla käytetty petin energiatasemallin virityksessä.

The purpose of this study was to create a method to estimate bed temperatures and thereby the range of action of the bubbling fluidized bed. The development is based on the effects of the fuel properties and boiler's geometry to bed's energy balance and and thus bed temperature. Also, boiler's operational conditions were involved with the development of the method. Biofuel's properties and the combustion conditions in the BFB boiler are de-scribed at the beginning of the theory part. This has to be done in order to figure out the operational conditions of the bubbling fluidized bed. In the latter part reaction kinetics and hydrodynamics of the bed and also the mechanical dimensioning of bed area are described. In addition, fuel feeding procedure and the combustion of fuel in the bubbling fluidized bed are introduced. In the research part the energy balance of bed on the basis of theory and measurements is defined. There is account of the measurements in the seventh part of the study. Finally, procedure of the model is presented with the input data, which is needed for proper function of the model. As a result, a model of the energy balance of the bubbling fluidized bed has been created. The area of operation of the model is not wide, but it can be expanded in the further development. Process data from two different boilers is used for testing the model. The process data from these boilers were not used when the model was created.