Kiertoleijupetikattilateknologia ja sen matemaattinen mallinnus energiantuotantoprosessissa

Työn teoreettisessa osuudessa tehdään katsaus kiertoleijupetiteknologian eri osa-alueisiin: leijupedin virtausdynamiikkaan, hiukkaserottimeen ja kiintoaineen palautusmekanismiin. Myös teknologian historiaa ja muita käyttötarkoituksia energiantuotannon ohella käydään läpi. Termodynamiikkaa sekä lämmönsiirron ja voimalaitosprosessien teoriaa käsitellään mallinnuksessa tarvittavilta osin. Mallinnusosiossa käydään läpi kiertoleijupetihöyrykattilan matemaattisen mallin tekoprosessia. Malli perustuu yleisesti saatavilla oleviin yhtälöihin ja korrelaatioihin. Mallintaminen koostuu höyrykattilan jakamisesta lämpöpintoihin ja niiden mitoittamisesta. Mallissa esitetään myös näkemys siitä, miten lämpö siirtyy savukaasuun ja miten petimateriaalin kierto tapahtuu tulipesässä.

In the theoretical section of the thesis the essential components of the fluidized bed technology are treated, such as the fluid dynamics of the fluidized bed and the principles of the solid separator and the return leg. The history of the technology and other applications of it besides energy production are discussed as well. Topics in the fields of thermodynamics, heat transfer and power plants are treated to cover the needs in the mathematical modelling section. In the modelling section of the thesis, creation of a mathematical model of a fluidized bed boiler is introduced. The model is based on commonly available formulas and correlations. The modelling consists of dealing the steam boiler to heat transfer surfaces and dimensioning of them. A view of the way that the heat transfers from burning of the fuel to the flue gas is introduced as well as a model of bed material circulation inside the furnace.