Kiertopetikattilan primääri-ilmakanaviston analysointi ja suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyön ensisijaisena tarkoituksena oli parantaa kiertopetikattilan ajettavuutta ja taloudelli-suutta. Näiden päämäärien saavuttamiseksi työssä keskityttiin kiertopetikattilan primääri-ilmakanavistossa ja sen puhaltimissa esiintyviin ongelmakohtiin. Suurin ja varteenotettavin on-gelma kanavistossa oli rinnakkain samaan kanavistoon asennettuihin primääri-ilmapuhaltimien siipipyöriin kohdistuvat aksiaaliset iskut näitä yksittäin ajettaessa.

Työn suorittamiseen käytettiin apuna Kainuun Voiman dokumentointeja sekä nykyaikaisia 3D- ja virtausmallinnusohjelmistoja. Suunniteltuihin muutoksiin käytettiin lujuuslaskennan eri menetelmiä käsin laskennasta lujuusanalyysiohjelmistoihin. Työn tuloksena suunniteltiin kohteeseen tehtäviä muutostöitä ja siihen valmistettavia komponentteja.

Luotettavuuden kannalta työssä tärkeässä asemassa ovat virtausmallinnuksista saadut tulokset. Virtausmallinnuksen tuloksien kannalta nojataan suuresti malliin asetettuihin parametreihin ja mal-lin geometriaan. Geometrian osalta malli on identtinen kanaviston piirustusten kanssa, joten sen osalta tulokset tulisi olla luotettavia reaalitilanteeseen verrattuna. Parametrien osalta simulaatio on pyritty mallintamaan mahdollisimman tarkkaan yrityksen eri dokumentointien perusteella, omien kykyjen ja taitojen rajoissa.

Kanavistossa esiintyvien ongelmien aiheuttajiksi on päätelty kanaviston muotoiluun liittyvät sei-kat ja tästä johtuvat epämääräisten ja epävakaiden ilmavirtauksien aiheuttamat oireet. Lopulliset tulokset selviävät sitten, kun kanavistoa muutetaan suunnitelmien mukaisesti.

The primary purpose of this thesis was to improve CFB boilers (Circulating Fluidized Bed) re-garding their controllability and economic efficiency. For achieving these goals, this thesis con-centrates on problems in primary air ducts and in their blowers. The biggest and most notewor-thy known problem in the duct system was pulsating axial strikes on the impeller wheels of the primary air fans while driving them separately.

Modern CFD (Computational Fluid Dynamics) and CAD (Computer Aided Design) programs and also the documentation of Kainuun Voima were used to accomplish the thesis. Also, the strength of materials in the designed modifications was partially determined by calculating by hand and by FEM calculations (Finite Element Method). The result of the thesis consisted of the designs of the modifications and the components to the primary air duct system.

As to the reliability of this thesis, it leans significantly on the results of the CFD model, which is based on the geometry and parameters set on the model. The model is set identical with the blueprints of the primary air duct system, so it should be reliable compared to the real situations on its part. The parameters used in the simulations are intended to make the situations as real as possible based on the documentation of the company.

It may be concluded that the problems in the primary air duct have been resulted by an unstable and vague airflow caused by its shape and design. The conclusions of the modifications in real situation are not dealt with in this thesis because the modifications are going to be implemented at a later stage.