Arinakattilan lämmönsiirron laskentamallin kehittäminen

Kattilalaitosten polttoaineen syötössä ilmenevät häiriöt ja biopolttoaineiden laatuvaihtelut aiheuttavat epävakaata palamista ja tekevät prosessin hallinnasta vaikeampaa. Polttoaineen laatuvaihtelut vaikuttavat koko prosessiin ja näkyvät lopulta myös höyryntuotannossa. Kompensoinnilla pyritään estämään häiriöiden suuret vaikutukset höyryn tuotantoon. Tarkoituksena on saada kattilan toiminta ja tehon tuotanto tasaisemmaksi ja helpommin hallittavaksi. Tässä diplomityössä tarkastellaan polttoaineen ominaisuuksien, säteilylämmönsiirron sekä säätöjen vaikutusta toisiinsa ja merkitystä kattilan toiminnan kannalta. Työssä muodostetaan säteilylämmönsiirron laskentamalli arinakattilan tulipesälle käyttäen hyväksi hyvin sekoittuneen tulipesän menetelmää. Menetelmällä voidaan määrittääsavukaasujen keskimääräinen lämpötila tulipesässä, lämpövirta tulipesän seiniin tai poltossa vapautuva lämpöteho. Mallin avulla voidaan paremmin ymmärtää prosessin käyttäytymistä polttoaineen laadun muuttuessa sekä helpottaa ja nopeuttaa kattilan käyttäytymisen ennustamista. Laskentamalli tehtiin Excel –laskentaohjelmaan, jossa se testataan. Verifioinnin jälkeen malli on tarkoitus siirtää toimimaan apros –simulointiympäristöön.

Disturbances in fuel supply and variations in biofuel quality cause unstable combustion and difficulties in the power control of powerplant boilers. Disturbances and variations in fuel quality can have an overall effect on the boiler operation and steam production. Disturbances are compensated in order to prevent major effects on steam production. The aim is to achieve stable boiler operation and power production. In this thesis the biomass properties, radiative heat transfer and control arestudied in order to explain their effect on the process and boiler operation. A simplified furnace model for radiative heat transfer in grate boiler furnace is presented. The model is based on well stirred furnace model method which is used to determine flue gas exit temperature from furnace, average flue gas temperature inside the boiler, heat flux to the furnace walls or thermal energy released in combustion. The aim is to make the prediction of boiler operation easier and faster in case of fuel quality variations or other disturbances. The model was developed in Excel where it will be tested using data received from the power plant. The model will be implemented in Apros simulation environment.