Heat transfer in superheaters of the bubbling fluidized bed boiler conversions

Abstract

It is often reasonable to convert old boiler to bubbling fluidized bed boiler instead of building a new one. Converted boiler consists of old and new heat surfaces which must be fitted to operate together. Prediction of heat transfer in not so ideal conditions sets challenges for designers. Two converted boilers situated in Poland were studied on the grounds of acceptance tests and further studies. Calculation of boiler process was performed with boiler design program. Main interest was heat transfer in superheaters and factors affecting it. Theory for heat transfer is presented according to information found from literature. Results obtained from experimental studies and calculations have been compared. With correct definitions calculated parameters corresponded well to measured data at boiler maximum design load. However overload situations revealed to be difficult to model at least without considering changes in the combustion process which requires readjustments to the design program input values.

Usein on järkevää muuttaa vanha kattila kerrosleijukattilaksi uuden rakentamisen sijaan. Muutetussa kattilassa on vanhoja ja uusia lämpöpintoja, jotka pitää sovittaa toimimaan keskenään. Lämmönsiirron ennustaminen melko epäideaalisissa olosuhteissa asettaa haasteita suunnittelijoille. Työssä tutkittiin kahta Puolassa sijaitsevaa leijukerroskattilaksi muutettua kattilaa tehtyjen takuukokeiden ja lisätestien avulla. Kattilaprosessin laskenta tehtiin suunnitteluohjelmalla. Päähuomio kiinnitettiin tulistimien lämmönsiirtoon ja siihen vaikuttaviin tekijöihin. Lämmönsiirron teoria on esitetty kirjallisuudesta löytyvien tietojen pohjalta. Kokeellisista tutkimuksista ja laskelmista saatuja tuloksia verrattiin keskenään. Oikein määriteltynä lasketut arvot vastasivat hyvin täydellä kattilan suunnittelukuormalla mitattuja arvoja. Kuitenkin ylikuormatilanteet osoittautuivat vaikeiksi mallinnettaviksi, ainakin ilman palamisprosessin muuttumisen huomioimista, mikä vaatii suunnitteluohjelman sisäänpanoarvojen muuttamista.