Jäännöshiilen ja kalkkikiven reaktiokinetiikan mallinnus kiertoleijukattilan tulipesässä

Abstract

Työn tavoitteena oli kehittää mallit jäännöshiilen ja kalkkikiven reaktiokinetiikan sekä jäännöshiilen jauhautumisen ennustamiseksi kiertoleijukattilan tulipesässä. Kehitetyt mallit toimivat tulipesämallin osamalleina. Perustuen mallinnettuihin reaktionopeuksiin ja jauhautumiskäyttäytymiseen tulipesämalli ennustaa kalkkikivihiukkasten rikinsidonnan ja jäännöshiilen jakautumisen erikokoisiksi hiukkasiksi tulipesässä ja tuhkissa. Työssä kehitetyt mallit perustuvat olemassa oleviin kalkkikiven ja polttoaineen reaktiivisuustesteihin laboratorio-kokoluokan leijukerrosreaktorissa. Mallit huomioivat myös tulipesän olosuhteet. Menetelmät kelpoistettiin onnistuneesti kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloista mitattujen ja tulipesämallilla laskettujen taseiden avulla. Mallien kehittämistä tullaan jatkamaan.

The aim of this thesis was to develop models to predict reaction kinetics of chars and limestones and comminution behaviour of chars in the furnace of circulating fluidized bed (CFB) boiler. The models developed in this thesis are used as sub models of the CFB furnace model. The furnace model predicts sulphur capture by limestone particles and particle size distribution and amount of char in ashes and bed material based on modelled reaction and comminution rates. The reactivity and comminution models are based on existing bench scale tests for coal and limestone. Models also take into account different conditions in the furnace. The models were successfully validated by utilizing data on commercial size CFB boilers and calculations made by the furnace model. Improvement of the models will be continued.