Diagnostiikkamenetelmät höyrykattilan leijukerroksen tilan ja käytettävyysongelmien tunnistamiseksi

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli tutkia höyrykattiloiden leijukerrosten käytettävyysongelmia ja kirjallisuudesta löytyvien diagnostiikkamenetelmien toimivuutta leijukerroksen tilan ja käytettävyysongelmien tunnistamiseksi. Diagnostiikkamenetelmien toimivuutta testattiin VTT:n kiertoleijukoelaitteen prosessimittauksiin perustuen. Analysoinnissa käytettiin prosessimittauksia, jotka ovat yleisesti käytössä energiantuotannon leijukerroskattiloissa. Analysoitavina koeajotapauksina olivat kylmäkokeet partikkelikokojakaumaltaan vaihtelevalle leijutusmateriaalille, tuhkapartikkelien aiheuttama petimateriaalin karkeneminen ja agglomeroituminen, sekä vaihtelevien ajoarvojen vaikutus leijukerroksen hydrodynaamiseen käyttäytymiseen. Kokeellisesta osiosta saaduista tuloksista selvisi leijutusilman tilavuusvirran, petimassan ja partikkelikoon vaikutus analysoitavaan prosessimittaukseen. Tuloksista oli havaittavissa myös kiertävän petimateriaalin ja pohjapedin osuuksien vaikutus mitattuun painesignaaliin. Petipartikkelien agglomeroitumisen ja karkenemisen todettiin lisäävän kiertoleijukoelaitteistossa nousuputken pohjapedin määrää suhteessa kiertävään petimateriaaliin, mikä voitiin havaita painemittauksista.

The scope of the master’s thesis was to study the usability problems of steam boilers’ fluidized bed and the functionality of diagnostic methods found in literature for recognizing fluidized bed states and usability problems. The functionality of diagnostic methods was tested based on the process measurements of the VTT (Technical Research Centre of Finland) circulating fluidized bed reactor. Process measurements which are commonly used in commercial fluidized bed boilers were used in the analysis. Test runs for analysis were; cold runs with varying fluidized bed material particle size distribution, tests with increased coarse proportion and agglomeration of bed material caused by ash particles, and the effect of varying process operating parameters on the behaviour of fluidized bed. The effects of fluidizing air flow, bed mass and particle size on the analyzed process measurement became clear from the results in the experimental part. The effects of circulating bed material and bottom bed proportions on measured pressure signal were also noticed. Bed material agglomeration and increased coarse particle proportion increased the amount of bottom bed in riser in proportion to circulating bed material, which could be detected from pressure measurements.