haku: @keyword poltto / yhteensä: 3
viite: 1 / 3
« edellinen | seuraava »
| Tekijä: | Hossi, Salla |
| Työn nimi: | Simulation of flue gas formation in the combustion of solid fuels |
| Kiinteiden polttoaineiden poltossa muodostuvien savukaasujen simulointi | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2015 |
| Sivut: | viii + 91 s. + liitt. 25 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Biotekniikan ja kemian tekniikan laitos |
| Oppiaine: | Prosessit ja tuotteet (KE3003) |
| Valvoja: | Alopaeus, Ville |
| Ohjaaja: | Piira, Tiina |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201501301793 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 2631 | Arkisto |
| Avainsanat: | solid fuel combustion simulation SO2 HCl alkali metals kiinteä polttoaine poltto simulointi alkalimetallit |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia, onko Chemcad ja HSC Chemistry -simulointiohjelmilla mahdollista simuloida luotettavasti savukaasun muodostumista kiinteiden polttoaineiden poltossa. Mikäli kyseisiä ohjelmia voidaan käyttää tähän tarkoitukseen, voidaan simuloinneista saatavia tuloksia käyttää polttolaitosten ympäristölupahakemusten laatimisessa. Lähtötietoina simuloinneille sekä vertailuarvoina tuloksille käytettiin kirjallisuudesta ja kahdelta polttolaitokselta saatua aineistoa. Jotta vertailuaineistoa voitiin käyttää, täytyi siitä käydä ilmi polttolämpötila, laajennettu polttoaineanalyysi, savukaasun happipitoisuus, tai vaihtoehtoisesti poltossa käytetty happiylimäärä sekä SO2- ja HCl-pitoisuudet. Chemcadin komponenttitietokanta osoittautui liian suppeaksi tämän työn tarpeeseen nähden. Tämän takia simuloinnit suoritettiin vain HSC-simluointiohjelmalla. Kymmenen erilaista perusmallia laadittiin simuloinnin pohjaksi. Perusmalleja käytettiin simuloimaan kahdeksaa eri polttoainetta. Perusmalleissa tuhkaa muodostavien alkuaineiden (Si, Al, K, Na, Ca, Mg, Fe, P) määrät vaihtelivat polttoaineille raportoitujen liukoisuusanalyysien mukaan. C, H, N, O, S ja Cl sisällytettiin täysimääräisinä kaikkiin perusmalleihin. Yli 850 mahdollista tuotekomponenttia sisällytettiin simulointeihin. Simuloinnin toimivuutta tutkittiin SO2- ja HCl-pitoisuuksien kautta. Simulointituloksia verrattiin vertailuarvoihin 30 %:n (SO2) ja 50 %:n (HCl) virhemarginaalilla. Vertailua tehtäessä havaittiin, että suurin osa tuloksista ei vastannut vertailuarvoja. Tästä syystä tulostentarkastelussa päädyttiin siihen, ettei toimivaa simulointimallia oltu onnistuttu kehittämään. Eri alkuaineiden vaikutusta SO2- ja HCl-pitoisuuksiin analysoitiin. Analyysien mukaan vaikuttaa siltä, että tärkeimmät alkuaineet SO2:n ja HCl:n muodostumisen kannalta simuloinnissa ovat alkalimetallit sekä kalsium yhdessä piin ja alumiinin kanssa. Termodynaamisen simuloinnin suurin ongelma lienee, että ohjelma laskee termodynaamisen tasapainotilan seokselle, jolloin tulokset vastaavat täydellistä palamista. Tosielämässä täydellistä palamista on kuitenkin hyvin vaikea saavuttaa. Ongelmia työssä aiheutti myös lähtö- ja vertailuaineiston epätarkkuus. |
| Tiivistelmä (eng): | The aim of this master's thesis was to study whether it is possible to use Chemcad or HSC Chemistry simulation software to reliably simulate the formation of flue gas in the combustion of solid fuels. If the software is able to accurately simulate flue gas formation, the results can be used in drafting environmental permit applications for combustion plants. Data from literature and two existing combustion plants was used as reference material for the results of the simulations. The required data included combustion temperature, extended ultimate analysis, O2 concentration in the flue gas or the excess air ratio, and SO2 and HCl levels. It was observed that the component database of Chemcad was too limited for the needs of this study. Therefore, the simulations were run with the HSC software. Ten different simulation models were defined as base models, and they were used to simulate eight different combustion cases. In the ten models, the amounts of ash-forming elements (Si, Al, K, Na, Ca, Mg, Fe, P) varied depending on the results of chemical fractionation analyses reported for the fuel. In all ten models, the amounts of C, H, N, O, S and Cl were always included as a whole. More than 850 compounds were included in the simulations as possible compounds in the product phases. The focus of the study was on the accuracy of the results of SO2 and HCl levels. The results of the simulations were compared to the reference values with a 20 % (SO2) or 50 % (HCl) margin of error. In most cases, the results were found to not match the reference values. Therefore it was concluded that a working simulation model was not found in this study. The effect of the different elements on SO2 and HCl levels was investigated, and the alkali metals and Ca with Si and Al appeared to be most important in this regard. The most important issue with thermodynamic simulation was that the software always calculates the thermodynamic equilibrium of a system, and therefore the results represent complete combustion. Yet in real life, reaching complete combustion is very difficult. Another problem for the simulations was the rather poor accuracy of the reference material. |
| ED: | 2015-02-08 |
INSSI tietueen numero: 50544
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI