Lämmöntalteenottokattilan suunnittelu

Abstract

Insinöörityön tarkoitus oli suunnitella lämmöntalteenottokattila ja laskea lämpöenergia, joka siirtyy kaasuturbiinilta tulevista savukaasuista vesihöyryprosessiin. Lämmönsiirron laskemisessa käytettiin Helsingin Energian Vuosaari B: n voimalaitoksen kattilaa, joka toimii kahdella painetasolla. Kattila on Foster Wheelerin valmistama.

Ennen varsinaisen lämmönsiirron laskemista käytiin läpi teoreettista tietoa liittyen kombi-prosessin toimintaan, lämmöntalteenottokattilan pääkomponentteihin, suunnitteluun vai-kuttaviin tekijöihin ja lämmöntalteenottokattilan sovelluskohteisiin.

Kombiprosessi koostuu kahdesta osasta eli kaasuturbiini- ja vesihöyryprosesseista, jotka on liitetty toisiinsa lämmöntalteenottokattilan kautta. Lämmöntalteenottokattila koostuu mm. ekonomaizerista, lieriöstä, höyrystimestä ja tulistimesta.

Lämmöntalteenottokattilan suunnitteluun vaikuttavat mm höyryn lämpötila ja paine, paine-tasojen lukumäärä, savukaasupuolen painehäviö, lämmöntalteenottokattilan mittauspara-metrit ja lämmöntalteenottokattilatyypit.

Lämmöntalteenottokattilan sovelluskohteet ovat kombiprosessin lisäksi moottorivoimalai-tos, teollisuusvoimalaitos ja kaukolämpövoimalaitos.

Lämmön siirrosta laskettiin ensin savukaasujen sisältämä lämpöenergia. Sen jälkeen las-kettiin lämpöenergia, joka on siirretty korkeapainetason tulistimeen, höyrystimeen ja ekonomaizeriin. Sitten laskettiin lämpöenergia, joka on siirretty matalapainetason tulisti-meen, höyrystimeen ja ekonomaizeriin. Lopuksi laskettiin lämpöenergia, joka on siirretty kaukolämmönvaihtimiin.

The objective of this Bachelor’s thesis was to model a heat recovery steam generator, HRSG and to calculate the heat energy which is transferred from gas turbine’s exhaust gases into water/steam process. The model is made to meet the characteristics of HRSG, and works on two pressure levels at Vuosaari B power plant owned by Helsinki Energy. The HRSG is manufactured by Foster Wheeler.

Firstly, before beginning the proper heat transfer calculation the theoretical knowledge about the combine cycle function, the HRSG’s major components, the factors affecting modelling and the HRSG’s use applications were analysed.

A combine process consists of two processes which are a gas turbine- and a water/ steam process. The connection between those two processes is made by the HRSG. The major components of HRSG are an economizer, an evaporator and a superheater.

The factors affecting the HRSG’s modelling are the temperature and pressure of steam, the number of pressure levels, pressure loss on exhaust gases’ side, measurement pa-rameters and the HRSG’s different types.

In addition to a combined- cycle power station, the HRSG is also used in diesel engine combined- cycle power plant, in cogeneration plants and in industrial power plants.

First of all, heat energy contained in exhaust gases was calculated. Then after the trans-ferred heat energy respectively in superheater, evaporator and economiser were calculat-ed both at high- and low pressure levels. And finally, the transferred heat energy in two districts heating shifters was calculated.