Characterization Method for Comminution Behavior of Limestone and Fuel Ash in a Circulating Fluidized Bed Boiler

Abstract

Työn tavoite oli kehittää karakterisointimenetelmät kalkkikiven ja polttoaineen tuhkan jauhautumisen ennustamiselle kiertoleijukattilan tulipesässä. Kiintoainekäyttäytymisen karakterisoinnilla ja mallintamisella voidaan tarkentaa tulipesän lämmönsiirron ja tuhkajaon ennustamista. Osittain kokeelliset karakterisointimenetelmät perustuvat kalkkikiven jauhautumiseen laboratoriokokoluokan leijutetussa kvartsiputkireaktorissa ja tuhkan jauhatumiseen rotaatiomyllyssä. Karakterisointimenetelmät ottavat huomioon eri-laiset toimintaolosuhteet kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloissa. Menetelmät kelpoistettiin kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloista mitattujen ja fraktioittaisella kiintoainemallilla mallinnettujen taseiden avulla. Kelpoistamistaseiden vähäisyydestä huolimatta karakterisointimenetelmät arvioitiin virhetarkastelujen perusteella järkeviksi. Karakterisointimenetelmien kehittämistä ja tarkentamista tullaan jatkamaan.

The aim of this thesis was to develop bench scale characterization methods for predic-tion of comminution behavior of limestones and fuel ashes in the furnace of a circulat-ing fluidized bed (CFB) boiler. Characterization and modeling of solids performance enhance the prediction of heat transfer and ash share. Semi-empirical characterization methods were proposed based on comminution of limestone in a bench scale fluidized bed reactor and comminution of fuel ash in a rotary mill. Methods take into account different operating conditions of commercial size CFB boilers. Characteri-zation methods were validated with the test run balances measured from commercial size CFB boilers and modeled by fractional solid material mass balance model. Despite of limited number of validation data, characterization methods were found to be sensi-ble according to error view. Improvement of characterization methods will be contin-ued.