BFB-kattilan pohjan rakenteen kehitys

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää vaihtoehtoisia ratkaisuja BFB-kattilan pohjan rakenteelle. Työn tilaajana toimi Valmet Technologies Oy. Työn tavoitteena oli tuottaa eri ratkaisuvaihtoehtoja kattilan pohjan alakiertoputkien reititykselle ja analysoida tuotettuja vaihtoehtoja toistensa kesken, jotta voitiin tehdä valinta sopivimmasta vaihtoehdosta. Valinnan jälkeen työssä suunniteltiin ja 3D-mallinnettiin eri ratkaisuvaihtoehtojen lopulliset yksityiskohdat.

Teoriaosuudessa esitellään luonnonkierrolla toimivien leijukerroskattiloiden toimintaperiaatetta ja kerrotaan tarkemmin leijukerroskattiloiden kahdesta päätyypistä, BFB- ja CFB-kattiloista. Teoriaosuudessa kerrotaan myös luonnonkiertokattiloiden vedenkierron teoriasta tarkemmin sekä käsitellään putkiston mitoituksen teoriaa.

Teorian jälkeen esitellään ratkaisuvaihtoehtojen ideoinnin prosessia sekä ratkaisuvaihtoehtojen analyysiä ja vertailua toisiinsa. Työssä esitellään myös, kuinka ratkaisuvaihtoehtojen suunnittelu ja 3D-mallinnus toteutettiin, sekä minkä takia eri ohjelmia käytettiin mallinnukseen.

Työn tuloksena saatiin tuotettua BFB-kattilan tulipesän malli, jossa oli uuden rakenneratkaisun mukainen alakiertoputkien reititys. Putkiston rakenteen valmistukselle saatiin tuotettua karkea kustannusarvio ja suunnitellun rakenteen todettiin täyttävän rakenteelta vaaditut kriteerit.

The purpose of the thesis was to develop alternative solutions for the structure of the boiler bed of a BFB boiler. The client for this work was Valmet Technologies Oy. The goal of the work was to produce different alternative solutions for the routing of the lower circulation pipes of the boiler and to analyze the produced alternatives among each other to make a choice for the most suitable option. After the choice of a solution, the final details of different solution options were designed, and 3D modeled.

The theory part of the theses covered the operating principle of circulating fluidized bed boilers and provided more detailed information on the two main types of circulating fluidized bed boilers, BFB and CFB boilers. The theoretical part also provided a more detailed explanation of the theory of water circulation in circulating fluidized bed boilers and discussed the theory of pipe sizing.

Following the theory, the process of brainstorming solution options, as well as the analysis and comparison of solution options, were discussed in more detail. The thesis also covered how the planning and 3D modeling of solution options were carried out, and why different programs were used for modeling.

As a result of the work, a model of the furnace of the BFB boiler was produced, which included the routing of the lower circulation pipes according to the new structural solution. A rough cost estimate was made for the construction of the pipe structure, and the designed structure was found to meet the required criteria for the structure.