Vesiputkikattilan mitoitus malli

Markku Miettinen, Juha Huotari, Dan Asplund

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Aluelämmityskokoluokan kattilan mitoitusta varten kehitettiin matemaattinen malli, jonka avulla mitoitetaan kiinteän kotimaisen polttoaineen suoraa polttomenetelmää käyttävä arinakattila. Arinakattila mitoitetaan lämpöteknisesti polttoainetietojen ja halutun kattilan rakenteen perusteella. Valittujen suunnitteluarvojen ja polttoaineen ominaisuuksien vaikutusta mitoitukseen ja hyötysuhteeseen tarkastellaan mallin avulla. Polttoaineen mitoituskosteus ja lämpöarvo vaikuttavat tulipesässä saavutettavaan palamislämpötilaan ja lämmönsiirtoon sekä prosessissa virtaaviin ainemääriin. Tulipesän mitoituksessa voidaan käyttää apuna kokemusperäisiä rasitusarvoja. Tulipesän loppulämpötila määräytyy palamiskelpoisten kaasujen syttymispisteen ja polttoaineen sisältämän tuhkan pehmenemisominaisuuksien mukaan. Yksityiskohtaisempaa mitoitusta varten tulee mitoitusperiaatteita tarkentaa. Polttoaineen kosteuden lisääntyessä myös savukaasumäärä kasvaa. Kattilan hyötysuhde laskee, koska poistuvien savukaasujen mukana poistuu korkeammassa lämpötilassa enemmän energiaa ja ainevirrat ja lämpöpinnat kasvavat, mikäli savukaasujen loppulämpötila halutaan pitää samana. Tulipesässä siirtyvän tehon osuus pienenee kosteuden kasvaessa, kun tulipesän loppulämpötila pysyy vakiona. Savukaasun CO-pitoisuuden kasvaessa palamiskelpoisten kaasujen aiheuttama häviö kasvaa sitä nopeammin, mitä kuivempaa polttoaine on, kun ilmakerroin on suuri. Kosteuden kasvaessa tai ilmakertoimen pienentyessä muiden häviöiden osuus kasvaa. Arinakuonassa olevan palamiskelpoisen aineen osuuden kasvun aiheuttama kiintoainehäviöiden lisäys on olennaisesti suurempi palaturvetta kuin haketta käytettäessä. Savukaasun mitoituslämpötilan alentaminen parantaa kattilan hyötysuhdetta. Loppulämpötilan laskeminen 570 K:sta 430 K:iin parantaa 2 MW:n kattilan hyötysuhdetta 10 prosenttiyksikköä, mutta konvektio-osien lämpöpintaa on lisättävä yli 60 %.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages226
ISBN (Print)951-38-2191-9
Publication statusPublished - 1984
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number324
ISSN0358-5077

Keywords

  • boilers
  • mathematical models
  • combustion
  • solid fuels
  • domestic fuels

Cite this

Miettinen, M., Huotari, J., & Asplund, D. (1984). Vesiputkikattilan mitoitus malli. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 324